JPH0515428B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連続体通過路を備えた検査ヘツド、
連続体法線の両側で所定の角度間隔をもつて連続
体の周囲に設けられておりかつ互いに反対する側
から連続体法線に対して傾斜して連続体表面の検
査部分に整向された光線発射器および上記連続体
通過路の周囲に設けられていて、評価装置と結合
されていてかつ連続体の表面の検査部分において
反射する光線の光路内に存在している光−電気的
な変換器とから成る、たばこ加工産業における運
動する材料連続体、特にシガレツト連続体の表面
を光学的に検査するための装置に関する。

たばこ加工産業における運動する材料連続体の
被覆体、例えばシガレツト連続体或いはフイルタ
連続体の紙被覆体内の孔、しみ、欠陥のある或い
は誤つた位置での印刷、光を反射する貼着箇所等
のような欠陥は被覆体上に投射される光の反射の
変化を誘起する。シガレツト連続体の被覆体内の
孔は、例えば暗黒の斑点として現出し、反射度を
低下させる。印刷箇所は被覆体の反射度をその色
調に応じて変える。貼着接ぎ目から外れた糊しみ
は通常シガレツト連続体の被覆体における光の反
射を高める。即ち、運動する連続体において反射
した光の強度から連続体の状態が推察可能であ
る。

ドイツ連邦共和国公開特許公報第2940408号に
よりこの種の装置が公知になつているが、この装
置により光源からの光は光透過性の環状プリズム
を経て連続体法線に対して角度をもつて運動する
材料連続体の表面に傾斜状態で案内され、材料連
続体の被覆体において反射した後グラスフアイバ
ーの形の光案内手段で反射角度で捕捉され、光−
電気的な変換器に導かれ、この変換器が反射した
光の強度に相応した測定信号を発生する。測定信
号の所定の標準値信号に対する差に基いて製造様
式および／又は欠陥のある物品の排除が制御され
る。この公知の装置における傾斜した光入射は検
査すべき材料連続体の欠陥に基く不規則性のコン
トラストを増大させはするが、−これは検査装置
の感度の増大を意味する−しかし傾斜した光入射
は連続体の被覆体の折り目と波において明瞭な陰
影をも造り、この陰影により検査装置に連続被覆
体の欠陥のまやかしを生じさせ、相応して不都合
な屑物を産む。これに加えて、この公知の装置は
従来一般的に使用される赤外光線を使用した場合
或る種の欠陥に対して僅かな感度しか有していな
い。即ち、例えば連続体表面における油および他
の油脂しみは赤色光線或いは赤外線光線では殆ん
ど検出できない。

こう云つたことから本発明において根底をなす
課題は、冒頭に記載した様式の装置を、構造上僅
かな経費でシガレツト連続体の品質を損う連続体
表面のすべての欠陥が高い感度で可能な限り確実
に記録され、かつ同時に連続体の品質を損わない
被覆体の非平坦さによる不正測定およびこれによ
る不都合な屑物発生が排除されるように改良する
ことである。

上記の課題は本発明により冒頭に記載した様式
の装置にあつて以下のようにして解決される。即
ち、連続体に対してほぼ垂直な面において連続体
表面の検査部分において反射する光の光路内で検
査ヘツド内に絞りリングが設けられていること、
この絞りリングが規則正しい角度間隔で周方向に
延びている幅の狭いスリツト絞りを備えているこ
とおよびこのスリツト絞りの後方で絞りリングに
直接当接して光−電気的な変換器が設けられてい
ることによつて解決される。有利に、連続体表面
の検査部分において反射する光の光路内に光をス
リツト絞りに焦点を合せるための手段が設けられ
ている。ここでこのことと関連して反射された光
の光路に関して云えば、ここで云う光路とは古典
的な光学における定義による光路でないことに注
意を要する。光発射器から発せられる光は連続体
表面においてその特性からむしろすべての方向に
散乱し、この場合散乱した光の強度配分は連続体
法線の方向で最もよく現れる。この領域を本明細
書においては簡略化のためここでは「光路」と称
する。この領域内に本発明によれば光をスリツト
絞りに焦点を合せるための手段が存在している。

焦点合せ手段として、本発明においては先ず第
一に光学的なレンズ系が使用される。このレンズ
系は、これが連続体表面の照明される検査部分か
らその都度ほぼ長方形の区画を持つ一定の円周セ
グメントを選択するように、レンズ系がこれらの
円周セグメントにおいて反射する光をその都度の
所属するスリツト絞りに焦点を合せるように、か
つ円周セグメントの面積のスリツト絞りの面積に
対する大きさ比率が約２：１であるように形成か
つ設けられている。スリツト絞りの大きさおよび
レンズ系の配設は、円周セグメントの軸方向の幅
が認知されるべき最少の欠陥の最大の延びにほぼ
等しいように選択されている。この構成により、
本発明により提案された検査装置の高い解像力が
保証される。欠陥−その寸法はこの装置の解像力
内にある−は反射した光の強度内に入る。提案さ
れた装置の感度を更に高め、かつ連続体のすべて
の領域を光学的に走査することを保証するため、
本発明の他の構成にあつては、焦点を合せる手段
が連続体案内部の周囲に、周方向で見て隣接し合
つている円周セグメントが互いに公切し、かつそ
の交切の度合いが認知されるべき最少の欠陥の最
大の延びにほぼ等しくなるように設けられてい
る。即ち、交切領域もまた提案された光学的な検
査装置の解像力にとつて決定的な役割を演ずる。
二つの隣接し合つている円周セグメントの交切領
域内に現われる欠陥は少なくとも一つの光−電気
的な変換器で完全に捕捉される。このことは、検
査装置の感度の増大に著しく寄与する。

提案された検査装置の感度のより以上の増大
は、光発射器として、0.5〜0.7μ、特に0.49〜
0.58μの波長範囲の光を射出する光源を設けるこ
とによつて達せられる。これによれば、検査部分
内の連続体の表面の照明のために可視の波長範囲
の光が使用される。その結果、本発明により提案
された装置による検査は人間の目による光学的な
検査に相当し、かつより大きな感度を備えた装置
により、人間の目でも把握でき、したがつて喫煙
者によつて後に品質低下ととられるような連続体
表面の欠陥までも検出できる。特に、光発射器と
して0.49〜0.58μの波長範囲の緑色の光射出する
光源を使用した際本発明による装置は高感度性能
を持つ。

本発明による装置の特に簡単な組立ては、光−
電気的な変換器を本発明によりスリツト絞りの後
方で絞りリングに貼着することによつて達せられ
る。絞りリングは多部分から形成される。絞りリ
ングが、スリツト絞りを備えていてかつ検査部分
の周囲に同心的に置かれた金属ベルトから成る絞
りリングであるのが特に有利である。これによ
り、検査装置の組立と調整とが特に簡単になる。

焦点を合せる手段として大きな焦点距離を持つ
光学的なレンズ系を使用するのがより有利に装置
を活用できる。なぜなら、これにより検査結果に
対する半径方向での連続体の位置ずれによる干渉
を減ずることができるからである。実地にあつて
は、光学系の焦点距離の選択は装置に課せられた
要件および与えられた場所事情に依存する。

本発明による装置は、構造上および組立技術上
経費が僅かであるにも拘らず、人間の目により品
質低下と認められるすべての欠陥に対して高い感
度が得られるので優れている。検査部分が二つの
側面から照射されるので、連続体表面の非平坦位
置における陰影形成に誘因しかつ実際には品質損
傷が存在しないのに存在しているように欠陥を幻
視させる不正測定が回避される。したがつてこの
装置により不必要な屑物の形成が回避される。本
発明による装置の他の利点は、検査装置内での光
学的な要素の組立および調整が極めて用意である
ことである。スリツト絞りを有するバンドとして
形成された絞りリングは正確に前以つて造ること
ができ、かつ軸方向での或いは周方向での簡単な
移動によつて所望の位置にもたらすことができ
る。更に、本発明による装置は、従来使用されて
来た赤外光線にあつては視ることができず殆んど
かえり見られなかつた、例えば油しみおよび他の
油脂しみのような欠陥の検出を可能にする。

既に上に述べたように、たばこ加工産業におけ
る物品検査にあつて従来光発射器として赤外線光
源を使用していることは、或る種の欠陥では反射
しなかつたり、物品の品質の意味に符号しない信
号が発生されたりすると云う欠点を有している。
更に一般に、白色のフイルタ材料（アセテート材
料）および白色の被覆紙（シガレツト紙）とが反
射作用物質として働くことのみならず、たばこ繊
維までも反射作用物質として赤外線を反射するこ
と、即ち反射信号を発生することが作業の出発点
とされている。このことは、赤外光線で働く光学
的な検査装置の稼動能力の阻害を招く。

したがつてたばこ加工産業における物品の光学
的走査のための装置に関して、本発明の他の構成
にあつては上記の欠点を以下のような手段によつ
て回避する、即ち光発射器として0.49〜0.58μの
波長範囲の緑色の光を発射する光源を使用し、か
つこのスペクトル範囲内で感ずる光−電気的な変
換器を使用することによつて回避する。即ちこの
構成により意想外にも緑色の光で働く検査装置が
検査対象の人間の目でも欠陥と認められるすべて
の欠陥に感応して働くことが明らかになつた。こ
れに対して人間の目では認知できない欠陥は考慮
されないままである。こうして、屑物となるの
は、品質が人間である観察者の目にも十分ではな
い物品に限られる。赤外光線下では良く、しかし
人間の目では品質低下を招くものとはとられない
欠陥をもつ物品は検査にあつては緑色の光の下で
は屑物として除外されない。

光発射器として緑色の光ダイオードを使用する
のが有利であり、この光ダイオードの光により検
査にあたつて従来十分にかえり見られることのな
かつた欠陥をも現出させることが可能である。即
ち、緑色の光ダイオードの光の下では赤外線の下
では認められない例えば油しみ或いは他の油脂し
みが認められる。これに加えて、この光ダイオー
ドの寸法は小さな装置内に組込むことを許容し、
したがつて当該機械の狭い空間内にも当然設ける
ことができる。光ダイオードの熱発生は看過し得
る程度である。

以下に添付図に図示した実施形につき本発明を
詳説明する。

第１図および第２図において、本発明による検
査装置の一実施例が縦断面図および横断面図で示
されている。この場合第１図は第２図の線−
に沿つた断面図である。第１図および第２図の共
通する部分は同じ参照符号で示した。

この検査装置は検査すべき材料連続体３が通過
するための同心的な連続体通過路２を備えた環状
の検査ヘツド１から成る。連続体通過路２内には
半環状の案内路６を備えた案内体４が挿入されて
おり、ねじ４′により環状の検査ヘツド１に固定
されている。第１図および第２図はそれぞれ一つ
の案内体４のみが示されている。この案内体４の
案内路６内を検査すべき連続体３が導かれる。検
査のため連続体３をより確実に案内するため、同
様な案内体を相対する側面で検査ヘツド１の上方
に設けることも可能である。

検査ヘツド１は検査すべき連続体３の軸線を中
心にしてその周りに規則正しい角度間隔で設けら
れた孔７と８を備えている。これらの孔は反対側
から連続体法線に対して傾斜して指向しており、
かつ検査すべき連続体の表面上の環状の検査帯域
の方向に整向されている。孔７と８内には光源１
１と１２が挿入されており、これらの光源の光線
は孔７と８を通つて検査領域９方向に整向されて
いて、かつこの検査帯域を照明する。

光源１１と１２から発射されかつ検査帯域９を
照明する光は連続体表面において散乱し、この場
合連続体軸線に対して垂直な面内において光源１
１と１２から発射される光線の光学的な軸線の切
線によつて最大の強度が期待される。この垂直な
面内において、検査ヘツド内には検査すべき連続
体３の軸線を中心にしてその周りに規則正しい角
度間隔で検査ヘツド内に光学的なレンズ系１３が
設けられている。これらのレンズ系は検査帯域９
から発射される光を光−電気的な変換器１４の様
式の光検出器に焦点させる。これらのレンズ系１
３はそれぞれ二つのレンズ１３′と１３″とから成
り、これらのレンズは検査ヘツド１内で連続体に
対して半径方向で設けられたスリーブ１６内に固
定されている。レンズ系１３を保持するこれらの
スリーブ１６は保持リング１７の半径方向の孔内
に挿入されており、この保持リング１７は環状の
担持体１８を介して機枠１９に固定されている。

環状の担持体１８はレンズ系１３を保持してい
るスリーブ１６が挿入されている領域内で開口２
１を備えている。この開口を経てレンズ系によつ
て集束された光が射出される。担持体１８は外側
を絞りリングをなす金属ベルト２２によつて囲繞
されており、この金属ベルトは規則正しい間隔で
狭いその長手方向に延びているスリツト２３を備
えている。これらのスリツト２３を備えた金属ベ
ルト２２は幅の狭い絞りリングとして担持体１８
を囲繞している。この場合スリツト２３は、担持
体１８の開口２１に載り、レンズ系１３の光学的
な軸線方向に整向されているように配向されてい
る。スリント２３の背面で金属ブルト２２上に光
−電気的な変換器１４が直接設けられている。こ
の光−電気的な変換器は金属ベルト２２上に簡単
方法で貼着されている。

製造技術および組立技術上の理由から、環状の
検査ヘツド１は二つの対称的な環体２４と２４′
から成り、これらの環体の各々は光源１１と１２
を収容するための孔７，８を備えたリングをなし
ている。環体２４と２４′はねじ２６により光学
レンズ系１３を含んでいる保持リング１７に固定
されている。

有利に約0.5〜0.7μの可視の波長領域の光を射
出する−この場合0.49〜0.58μの波長が特に有利
である−光源である光源１１と１２は連続体表面
上での−第１図において破線で示した−環体の検
査帯域９を照明する。光学レンズ系１３は検査帯
域９に対して、これらの光学レンズ系が第１図に
おいて…で示した−狭い表面しま２７を選択しか
つこれを断片的に金属ベルト２２のスリツト２３
上に写像するように整向されている。表面しま２
７の軸方向の幅は、連続体表面の解像される最も
少さい欠陥でも確実に認め得るように選択されて
いる。典型的な実施例にあっては、この連続体表
面のしま２７の幅は例えば１ミリメートルであ
る。レンズ系１３の写像寸法は本発明により、倍
率が２：１であるように選択されている。金属ベ
ルト２２内のスリツト２３の幅はこれに応じて約
0.5mmである。

所属している光−電気的な変換器１４を備えて
いる隣接しているレンズ系１３は連続体の表面し
ま２７の周方向で隣接している周面部分２８と２
８′を走査する。これは第２図に図示されている。
連続体表面の間隙のない監視を達するため、隣接
し合つている周面部分２８，２８′は第２図にお
いて参照符号２９で示した領域内で交切してい
る。交切領域２９の延長はここでも検査装置の所
望の解像力に相当する。即ち、換言すれば、この
交切領域２９は周方向で、交切が認知されるべき
最も少さい欠陥の最も小さい延びにほぼ等しくな
る程度に延びている。例えば１mmの延びをもつて
いる表面欠陥までも認知しなければならない場
合、切欠領域２９も約１mmとなる。これは、丁度
交切領域２９内に現出するこの寸法の表面欠陥が
隣接し合つている光−電気的な両変換器１４によ
つて完全に捕捉されることを意味する。これと異
なり連続体表面の欠陥が周方向で幾分ずれている
場合、この欠陥は常に少なくとも一つの光−電気
的な変換器１４でその全延び内で捕らえられる。
これだけでも十分な信号が得られる。隣接してい
る周面部分２８，２８′が交切していないとした
ら、これら両周面部分間の境界領域内に現出する
欠陥はこれら周面部分の各々において部分的にし
か現出せず、相応して信号も僅かとなる。これに
よつて装置の検査感度は著しく阻害される。

本発明の他の典型的な実施形ではこの周面部分
２８，２８′の長さは周方向で約４mmであり、し
たがつて連続体の直径が８mmである場合隣接し合
う周面部分間の交切領域２９はきつちり１mmとな
る。金属ベルト２２内のスリツト２３はレンズ系
１３の写像比率に相応して約２mmの周方向での長
さ延びを有しており、したがつて表面しま２７の
周方向部分２８と２８′のそれぞれは金属ベルト
２２内のスリツト２３上に完全に写像される。光
−電気的変換器１４が金属ベルト２２のスリツト
２３の直ぐ後方に貼着されているので、提案され
た検査装置の特に高い感度が達せられる。

光−電気的な変換器によつて与えられた検査信
号を評価するには、例えば本出願人のドイツ連邦
共和国公開特許公報第2940408号から公知のよう
な評価回路が使用される。

上記のことと関連して、光−電気的変換器１４
がスリツト絞りを有する金属ベルト２２上に貼着
されている。本発明により、これらの変換器は他
の方法によつても背面で金属ベルトに当接するよ
うに保持されていてもよい。この場合重要なの
は、金属ベルト２２のスリツト２３も変換器１４
も可能な限りレンプ系１３の焦点面内に存在して
いること、即ち連続体表面において反射した光線
がスリツトおよび変換器に焦点が合されることで
ある。

0.49〜0.58μの波長の緑色の光の使用はもちろ
ん連続して来る連続体表面の走査に限定されるも
のではない。それどころかこの波長の光はたばこ
加工産業における個々の物品或いは列をなして送
られて来る物品の走査および表面検査にも極めて
有利に使用できる。この目的のため緑色の光源お
よび緑色のスペクトル領域でのみ感度を持つ変換
器の備えたこのような検査装置の構造上の構成は
公知であり、ここでは詳しくは述べない。

不正フイルタの検査にあつても、緑色のスペク
トル範囲の光を発する光源と相応する光−電気的
な変換器とを備えた光学的な検査装置を有利に使
用することができる。緑色の光線の下では、正面
で照らされるフイルタ部分は良好なフイルタと認
められ、他方フイルタが欠陥を有しているシガレ
ツトのたばこストツクにあつては反射信号は発生
されない。したがつてフイルタを持たないシガレ
ツトは欠陥ありと認知される。シガレツト連続体
製造機にあつて連続体破損を監視するためにも緑
色の光を有する光学的な検査装置が使用できる。
シガレツト或いはたばこ加工産業における他の棒
状の物品は一列に長手軸線方向で相前後して送ら
れて来るので、緑色の光で作業を行うこのような
光学的な装置で相前後して来る物品の間隔もコン
トロールできる。一列になつて長手軸線方向で送
られて来るこれらの物品を横軸線方向の送り方向
に移行させる場合、その都度後続して来る物品が
先行する物品の横方向運動を妨げることがないよ
うに、されらの物品を予め相互に間隔を持つよう
に配列しなければならない。この目的のため、物
品間に約３〜５mmの小さな隙間が形成され、この
隙間は緑色の光を有する検査装置によりたとえ加
工速度が高速であつても確実に認知される。赤外
線を使用した際に一体な連続体と見間違いさせる
上記の隙間内に存在しているたばこのかけらは緑
色の光を備えた検査装置を使用した場合もはや検
査の妨げとなるような作用をおよぼさない。即
ち、緑色のスペクトル領域内の光で働く検査装置
は個々のたばこかけらが存在している相前後して
来る物品間の隙間を記録する。連続体を監視する
ためのこのような装置の構造的な構成は例えば本
出願人の米国特許第4025770号或いは第4147173号
明細書に記載されている。

第３図は本発明による装置の変形を図示してい
る。絞りリング２２′の変形の断面図である。こ
の絞りリングは隣接している光路の角度間隔に相
応する市販の構造を有する光−電気的な変換器１
４′を間隔をおいて担持している。これらの変換
器は絞りリングに貼着されており、相応する切欠
き内に挿入されているか或いは他の方法で絞りリ
ングに保持されている。光−電気的な変換器の光
感度性のセンサ面３１は光透過性の絞り−積層体
３２を備えており、この絞り積層体には所属する
レンズ系１３（第１図と第２図）の光路内におい
てのみ一つの定まつたスリツト２３′のみが切欠
かれており、このスリツトを経て光がセンサ表面
上に当る。本発明の枠内において、光−電気的な
変換器１４′を絞りリング２２′を設けることなく
他の方法で所定の角度間隔で検査すべき連続体の
周囲に設けることも可能である。この場合、スリ
ツト絞りと光感度性のセンサ表面が所属するレン
ズ系１３の焦点面内に存在していることが重要で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例の縦断面
図、第２図は本発明による装置の一実施例の横断
面図、第３図は本発明の他の実施例。 図中符号は、１……検査ヘツド、３……連続
体、９……検査部分、１４……変換器、２２……
絞りリング、２３……スリツト絞り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続体通過路を備えた検査ヘツド、連続体法
   線の両側で所定の角度間隔をもつて連続体の周囲
   に設けられておりかつ互いに反対する側から連続
   体法線に対して傾斜して連続体表面の検査部分に
   整向された光線反射器および上記連続体通過路の
   周囲に設けられていて、評価装置と結合されてい
   てかつ連続体の表面の検査部分において反射する
   光線の光路内に存在している光−電気的な変換器
   とから成る、たばこ加工産業における運動する材
   料連続体、特にシガレツト連続体の表面を光学的
   に検査するための装置において、連続体３に対し
   てほぼ垂直な面において連続体表面の検査部分９
   内で反射する光の光路内に検査ヘツド１内で絞り
   リング２２が設けられていること、この絞りリン
   グ２２が規則正しい角度間隔で周方向に延びてい
   る幅の狭いスリツト絞り２３を備えていることお
   よびこのスリツト絞り２３の後方で絞りリングに
   直接当接して光−電気的な変換器１４が設けられ
   ていることを特徴とする、上記装置。 ２ 連続体表面の検査部分９において反射する光
   の光路内にこの光をスリツト絞り２３上に焦点を
   合せる手段１３が設けられている、特許請求の範
   囲第１項に記載の装置。 ３ 焦点を合せる手段１３として光学的なレンズ
   系１３′，１３″が、これらが連続体表面の照明さ
   れた検査部分９からそれぞれ一つのほぼ長方形の
   区画を有する周面セグメント２８，２８′を選択
   するように、かつこれらのレンズ系が周面セグメ
   ントにおいて反射する光をその都度所属するスリ
   ツト絞り２３に焦点を合せるように、およびこれ
   ら周面セグメント２８，２８′の面積のスリツト
   絞りの面積に対する大きさ比率が約２：１である
   ように設けられかつ形成されている、特許請求の
   範囲第２項に記載の装置。 ４ 周面セグメント２８，２８′の軸方向の幅が
   認知されるべき最少の欠陥の最大の延びにほぼ等
   しい、特許請求の範囲第３項に記載の装置。 ５ 焦点を合せる手段１３が連続体通過路２の周
   りに、周方向で隣接し合つている周面セグメント
   ２８，２８′が交切するようにかつ交切領域２９
   の寸法が認知されるべき最少の欠陥の最大の延び
   にほぼ等しいように設けられている、特許請求の
   範囲第３項或いは第４項に記載の装置。 ６ 光発射器として0.5〜0.7μ、特に0.49〜0.58μ
   の波長領域の光を射出する光源１１が設けられて
   いる、特許請求の範囲第１項から第５項までのう
   ちのいずれか一つに記載の装置。 ７ 光−電気的な変換器１４がスリツト絞り２３
   の後方で絞りリング２２に貼着されている、特許
   請求の範囲第１項から第６項までのうちのいずれ
   か一つに記載の装置。 ８ 絞りリング２２が多部分から形成されてい
   る、特許請求の範囲第１項から第７項までのうち
   のいずれか一つに記載の装置。 ９ 絞りリングがスリツト絞り２３を備えていて
   かつ検査部分９の周囲に間隔をもつて同心的に載
   置されたベルト２２として形成されている、特許
   請求の範囲第１項から第８項までのうちのいずれ
   か一つに記載の装置。 １０ 焦点を合せる手段１３として大きな焦点距
   離を有する光学的なレンズ系１３′，１３″が設け
   られている、特許配給の範囲第２項、第３項或い
   は第５項に記載の装置。 １１ 光発射器として0.49〜0.58μの波長領域の
   緑色の光を射出する光源１１，１２が設けられて
   おり、相応するスペクトルの領域で高感度の光−
   電気的な変換器１４が設けられている、特許請求
   の範囲第１項から第１０項までのうちのいずれか
   一つに記載の装置。 １２ 光発射器として緑色の光ダイオードが設け
   られている、特許請求の範囲第１１項に記載の装
   置。 １３ 検査すべき連続体の周囲に設けられている
   絞りリング２２′が光−電気的な変換器１４′を担
   持しており、この変換器の光感度性の面３１が一
   定のスリツト２３′を形成する光透過性の絞り−
   積層体３２を備えている、特許請求の範囲第１項
   から第１２項までのうちのいずれか一つに記載の
   装置。