JPH08298976A - タバコ葉把持装置及び該装置を用いたタバコ葉揃え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 山積みされたタバコ葉群からタバコ葉を一枚
づつ把持して、所定のタバコ葉収容具内にタバコ葉の姿
勢を揃えた状態で搬送することのできるタバコ葉揃え装
置を得る。 【構成】 タバコ葉の中骨位置を非接触で検知可能な好
ましくはカラーセンサである検知手段と、該検知手段か
らの検知信号により作動して該中骨が検知されたタバコ
葉を把持するようにされたタバコ葉把持手段とからなる
タバコ葉把持装置５０が、枠体１０に設けた移動用レー
ル１１ａ、１１ｂ、１２上を移動自在とされ、検知手段
により検知され、中骨部分が把持されたタバコ葉Ｔはタ
バコ葉群Ｔａから分離された、タバコ葉収容具３０に搬
送され、積み上げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タバコ葉把持装置及び
該装置を用いたタバコ葉揃え装置に関し、特に、山積み
された複数枚のタバコ葉群からタバコ葉を一枚づつ把持
して、所定のタバコ葉収容具内にタバコ葉の姿勢を揃え
た状態で搬送するのに好適に用いることのできるタバコ
葉把持装置及び該装置を用いたタバコ葉揃え装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】在来種・バーレー種たばこにおけるタバ
コ葉の乾燥に際し、タバコ葉は縄のより目や金属製のハ
ンガーに挟み込まれた後、乾燥室へ搬入され、吊り込み
乾燥される。従来、この挟み込みは手作業によりタバコ
葉を１枚づつ供給する単純作業であり、省力化の観点か
ら作業の自動化・機械化が求められていた。本出願人
は、この要求に答えるべく多くの研究と実験を行い、す
でにいくつかのタバコ葉供給装置を提案している（例え
は、特開平５−２６０９４２号公報、特開平６−１８９
７３１号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これら供給装置は、タ
バコ葉載置台上に積み重ねられたタバコ葉の最上位のも
のを真空吸着により揚上させた後、葉編み機等のタバコ
葉処理装置側の所定の位置に搬送するようになってお
り、人手を介さずに連続してタバコ葉を供給できること
から、作業の省力化に大きく寄与しているが、その構成
上、最上位のタバコ葉が載置台の予め定めた位置に定め
られた姿勢で配置されていなければ、吸着や葉編み作業
の精度が低下する不都合があった。

【０００４】タバコ葉は圃場での収穫後に向きを一致さ
せた姿勢でタバコ葉収穫布に包み込まれ、所要の場所に
移送される。上記のタバコ葉供給装置を操作する作業者
が、当該装置の真空吸着部の下方にタバコ葉を配置すべ
く、タバコ葉を包み込んだタバコ葉収穫布を解放する
と、向きを同じくしたタバコ葉は部分的に重ね合った状
態で所定の幅内に山積み状に分散した状態となる。この
ように分散した状態では精度の高いタバコ葉の供給がで
きないことから、精度の高い編み込み等をタバコ葉処理
装置側に行わせるために、作業者は包みをほどいた後に
一枚づつそのタバコ葉の姿勢を整えながらすなわち葉揃
えをしながら、タバコ葉供給装置のタバコ葉載置台上に
積み重ねていく作業を行う必要があった。

【０００５】従って、収穫布に包まれていたタバコ葉群
のように、向きは同じであるがある程度の範囲内に部分
的に重ね合った状態で多数枚分散しているタバコ葉群
を、人手によらずに一枚づづ取り出し、所定のタバコ葉
載置台上あるいはタバコ葉収容具内に葉揃えして積み上
げることのできる装置が望まれていた。本発明は上記の
課題を有効に解決することのできるタバコ葉把持装置及
び該装置を用いたタバコ葉揃え装置を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記のように、タバコ葉
収穫布から出されたタバコ葉群は向きは同じであるがあ
る程度の範囲内に一部重なり合った姿勢で分散した状態
となっており、そのタバコ葉群から人手によらずに一枚
づつタバコ葉を取り出して所定のタバコ葉載置台上ある
いはタバコ葉収容具内に葉揃えした状態で上下に積み重
ねていくには、幅方向に分散した各タバコ葉のそれぞれ
の位置を正確に認識すること、認識したタバコ葉をタバ
コ葉群から一枚づつ分離すること、分離したタバコ葉を
所定の場所に搬送すること、が必要となる。

【０００７】そこで、先ず、本発明者らは各タバコ葉の
位置の認識についての多くの実験と研究を行うことによ
り、部分的に重なり合っている複数枚のタバコ葉群にお
ける一枚毎のタバコ葉の位置を確実に認識するには、各
タバコ葉の中骨の位置を認識できる検知手段によること
が確実であることを知覚した。さらに実験を重ねること
により、検知手段として接触式のものを用いることは、
山積みされたタバコ葉群は起伏に富んでいることから、
中骨部分のみを確実に検知することはきわめて困難であ
り、実用性に欠けることを知った。

【０００８】本発明は上記の知見に基づくものであり、
基本的に、本発明によるタバコ葉把持装置は、タバコ葉
の中骨位置を非接触で検知可能な第１の検知手段と、該
第１の検知手段からの検知信号により作動して該中骨が
検知されたタバコ葉を把持するようにされたタバコ葉把
持手段と、該タバコ葉把持手段を前記第１の検知手段と
は独立に上下方向に移動するための移動手段とを有する
ことを特徴とする。

【０００９】また、本発明によるタバコ葉揃え装置は、
上記タバコ葉把持装置を水平２軸方向に移動させるロボ
ットを載架した枠体と、該枠体に取り付けられたタバコ
葉載置台と、好ましくは、前記タバコ葉把持装置により
把持されて搬送されてくるタバコ葉を収容するタバコ葉
収容具とを有することを特徴とする。非接触でタバコ葉
の中骨位置を検知する第１の検知手段は任意のものを用
い得るが、ＣＣＤカメラより入力した画像信号を処理す
ることにより検知するもの、タバコ葉面に投光した光の
反射光を測定、分析することにより検知するもの等が有
効である。

【００１０】ＣＣＤカメラによる場合の一例としては、
ＣＣＤカメラにより入力した原画像信号を葉色である緑
色で取り込み、タバコ葉の背景を除去した後、画像レベ
ルを２値価して、白色の中骨のラインを認識するような
画像処理手段であってよい。その際に、積み重なったタ
バコ葉群の内、最上位に位置するタバコ葉の中骨は最も
長いものとして認識されることから、画像処理手段はそ
の最も長い中骨の位置に対応した位置信号を発するよう
にする。

【００１１】また、タバコ葉の葉肉部と中骨部とでは、
光の反射率が異なることから、投光に対する検知部への
入光の割合を測定し、その値を設定値と比較することに
より中骨を検知する手段であってもよい。用いる光源と
しては、ＬＥＤ、白色光、赤外線、レーザ等が有効であ
る。この場合、検知手段は、部分的に重なり合ったタバ
コ葉群を幅方向に走査していくようにする。そして、上
記のようにして中骨を検知した時点で、所要の信号を発
するようにする。

【００１２】他の手段として、カラーセンサにより前記
タバコ葉からの光の反射光をＲＧＢ成分に分光し、その
分光特性から中骨を検知するような手段であってもよ
い。例えば、先ず、タバコ葉へ照射された反射光をカラ
ーセンサによりＲＧＢの３成分に電圧で分解し、それぞ
れオペアンプにより増幅してＡ／Ｄ変換した後、マイク
ロプロセッサのメモリに電圧値の総計（総量値）を取り
込む。そして、マイクロプロセッサはメモリ内の電圧総
量値に予め定めた割合を乗算・加減し、上限・下限の基
準値（しきい値）を設定する。

【００１３】位置認識すべきタバコ葉の中骨の検知に際
しては、前記カラーセンサを持つ検知手段を、部分的に
重なり合ったタバコ葉群上を幅方向に移動させて走査し
ていく。マイクロプロセッサはカラーセンサより刻々得
られるＲＧＢの電圧値を加算し、その総量値Ｔが前記し
きい値の範囲内にあるか否かを比較し、下限値＜Ｔ＜上
限値ならば、中骨検知信号として所定の信号を発するよ
うにする。この手法では、サンプリングされた被検知物
のＲＧＢの電圧総量値の算出は加算なので、ＲＧＢの色
の割合をその都度算出する除算に対し、マイクロプロセ
ッサの演算ステップ数が格段に少なくなり、しきい値と
の比較が容易となり応答速度が早くなる利点がある。

【００１４】本発明によるタバコ葉把持装置は、前記の
第１の検知手段からの中骨検知信号に基づいて該中骨が
検知されたタバコ葉を把持するようにされたタバコ葉把
持手段をさらに有する。この把持手段は任意であるが、
好ましくは、当該タバコ葉の葉元部近傍において中骨部
分を左右から挟持するような横杆と爪部材とから構成さ
れることが望ましい。さらに、前記爪部材は弾性材料か
らなることが望ましい。

【００１５】前記第１の検知手段はタバコ葉把持装置の
主フレームに固定状態で取り付けられ、前記タバコ葉把
持手段は該主フレームに対して上下方向に可動とされた
基台上に取り付けられる。そして、該基台は適宜の駆動
手段により該主フレームに沿い上下方向に移動、固定自
在とされる。

【００１６】好ましい態様において、本発明によるタバ
コ葉把持装置は、被検知物であるタバコ葉の存在を接触
により検知する第２の検知手段をさらに有し、第２の検
知手段の信号に基づき被検知物であるタバコ葉と前記第
１の検知手段との距離が所定距離となるように制御され
る。それにより、第１の検知手段による中骨の検知精度
は向上する。

【００１７】本発明によるタバコ葉揃え装置において
は、上記したタバコ葉把持装置が適宜のロボットを介し
て水平２軸方向に位置変更自在な状態で枠体に支持され
ると共に、把持されるべきタバコ葉群を載置するための
タバコ葉載置台と、該タバコ葉把持装置により把持され
て前記タバコ葉載置台から搬送されるタバコ葉を収容す
るタバコ葉収容具とが配置される。通常、前記タバコ葉
収容具は前記枠体とは分離可能な部材としてあるいは別
個の部材として構成される。好ましい態様においては、
前記タバコ葉載置台は上下方向に移動自在に枠体に支承
され、枠体に取り付けたレベルセンサにより所定位置に
停止するようにされる。また、本発明によるタバコ葉揃
え装置において、好ましくは、枠体内でのタバコ葉把持
装置の移動と、該タバコ葉把持装置における前記基台及
びタバコ葉把持手段の移動、とをシーケンス制御するた
めの制御機構が設けられる。

【００１８】

【作用】本発明によるタバコ葉揃え装置の作動に当たっ
ては、先ず、前記ロボットを駆動してタバコ葉把持装置
を枠体の一隅である初期位置にセットする。その状態
で、収穫されたタバコ葉群を、その中骨の方向が前記ロ
ボットによるタバコ葉把持装置のＸ軸方向の移動に対し
てほぼ直角方向となるようにして、収穫布ごとタバコ葉
載置台に載せ、収穫布を解包する。その際に、前記タバ
コ葉把持装置の初期位置におけるＸ軸方向の移動軌跡の
下方位置にタバコ葉の葉長の葉元部から１／３〜１／４
程度の箇所が位置するようにして葉元方向を揃えて配置
する。また、タバコ葉群の前記Ｘ軸方向の幅は、タバコ
葉把持装置の移動幅よりも狭い幅とする。

【００１９】タバコ葉群を配置した後、タバコ葉載置台
を上昇させ、所定の高さで停止させる。もし、レベルセ
ンサを枠体に取り付ける場合には、タバコ葉載置台上に
載置されたタバコ葉の最上位のものが前記レベルセンサ
により検知された時点で、タバコ葉載置台の上昇を停止
させる。

【００２０】次に、ロボットを操作してタバコ葉把持装
置をＸ軸方向に移動させる。その際に、タバコ葉把持装
置の基台の高さを調整して、第１の検知手段と最上位の
タバコ葉との間に検知に最適な所定の空間（距離）が保
持されるようにする。なお、その状態では、基台に取り
付けたタバコ葉把持手段の把持爪の先端が最上位のタバ
コ葉に接触しないように全体が設計される。

【００２１】本発明のタバコ葉把持装置の好ましい態様
においては、タバコ葉把持装置はさらに主フレームに支
持された接触型の第２の検知手段を有する。その場合に
は、タバコ葉把持装置のＸ軸方向への移動開始時点での
タバコ葉把持装置の基台の高さは任意であってよい。タ
バコ葉把持装置をＸ軸方向へ移動させ、もし、第２の検
知手段がタバコ葉群に接触しない場合にはタバコ葉載置
台をさらに揚上させる操作を行う。第２の検知手段がタ
バコ葉群に接触した時点で、タバコ葉載置台のＸ軸方向
への移動を停止させる。そして、タバコ葉載置台を下降
させて、検知に最適な所定の空間（距離）が第１の検知
手段と山済みされたタバコ葉群の最上位のタバコ葉との
間に形成されるように制御する。

【００２２】その状態でタバコ葉把持装置は山済みされ
たタバコ葉群上をその幅方向にさらに走査していき、そ
の過程で第１の検知手段はタバコ葉の中骨を検知する。
検知信号により制御装置はロボットの移動を停止させる
と共に、タバコ葉把持装置のタバコ葉把持手段を下降さ
せて当該中骨を検知したタバコ葉に接触させる。把持手
段の下降と共にタバコ葉載置台を上昇させるようにして
もよい。

【００２３】タバコ葉把持装置は把持手段の基台側に支
持された第３の検知手段を好ましくは有しており、該第
３の検知手段が当該中骨を検知したタバコ葉を検知した
時点で、制御装置は基台（タバコ葉把持手段）の移動を
停止させる。前記第３の検知手段は接触型のものが好ま
しく、また、そのタバコ葉との接触位置をタバコ葉把持
手段の把持爪先端位置よりも幾分上方位置することが望
ましい。それにより、タバコ葉把持手段とタバコ葉との
衝撃を緩和させ、タバコ葉が損傷するのを防止する。

【００２４】その時点で、タバコ葉把持手段を作動させ
その把持爪によりタバコ葉を挟持する。挟持部が中骨部
のみとなるように制御すること、また、把持爪を弾性材
料で構成することはタバコ葉に損傷を与えないことから
きわめて推奨される。タバコ葉の把持後、タバコ葉把持
手段を取り付けた基台を上昇させることにより、把持さ
れたタバコ葉は載置台上のタバコ葉群から分離される。
分離後、再度ロボットを作動して、タバコ葉把持装置を
Ｙ軸方向に移動してタバコ葉収容具の上方まで移動さ
せ、その位置で把持爪によるタバコ葉の把持を解除す
る。把持が解除されたタバコ葉はタバコ葉収容具内に落
下、収容される。

【００２５】再度ロボットが作動してタバコ葉把持装置
を初期の待機位置に戻し、以下、次のタバコ葉の把持の
ために同じ作動が繰り返される。その結果、タバコ葉収
容具には葉揃えされた状態でタバコ葉が積み重ねられて
いく。作業の進行に従い、タバコ葉載置台上のタバコ葉
群は高さが低くなる。その低下量だけタバコ葉載置台を
揚上させるように制御することにより、タバコ葉把持手
段によるタバコ葉の把持高さをほぼ一定とすることがで
き、把持作業は確実となる。好ましくは枠体にタバコ葉
載置台の上限リミットスイッチが設けられ、タバコ葉載
置台上のタバコ葉が無くなった時点で該リミットスイッ
チが作動するようにする。リミットスイッチの作動によ
り、タバコ葉載置台を下降させると共に、ロボット及び
タバコ葉把持装置の作動も停止させるようにする。その
状態で、次のタバコ葉収容布をタバコ葉載置台上に配置
して解包する。

【００２６】

【実施例】以下、本発明によるタバコ葉把持装置及び該
装置を用いたタバコ葉揃え装置をタバコ葉の中骨位置を
非接触で検知可能な第１の検知手段として、色の３原色
であるＲＧＢ成分を検出可能なカラーセンサ（以下、単
にカラーセンサという）を用いる場合を例に取り詳細に
説明する。

【００２７】先ず、タバコ葉の分光成分について説明す
る。本発明者らの研究によれば、タバコ葉の分光特性は
図１のようである。すなわち、タバコ葉の中骨と葉肉は
可視領域の波長（４００〜７００ｎｍ）で明らかに色が
異なり、各波長に対する反射率も色と連動して異なる。
また、近赤外線の領域（８００〜２０００ｎｍ）では含
水率に反射率は左右されるが、タバコ葉は水分を含んで
いるためそれぞれの部位に応じて固有の分光特性を有し
ている。従って、可視・近赤外線の領域でのタバコ葉の
分光特性を利用した中骨の検出は可能である。しかし、
近赤外線の波長領域を利用した検出法は人間の目に見え
ないため、人が中骨と葉肉の反射率を目で確認できない
欠点があり、可視光線での検出がより適しているといえ
る。

【００２８】また、図１より、タバコ葉の中骨のＲＧＢ
領域（４００〜７００ｎｍ）での反射率は葉肉に対して
各波長で高く、ＧとＲの波長（４６０〜７００ｎｍ）で
特に顕著であり、白色を呈していることが分かる。上記
の分析結果に基づいて、カラーセンサの選定を行った。
カラーセンサは光の検出原理から、分光測色法、光
導電型、光起電力型、に分類される。

【００２９】分光測色法は、単色分光器を物体に操作
していくことにより反射率を測定し色識別する方法であ
り、精度は高いが測定に要する時間が長く、また、コス
トも高い。

【００３０】光導電型は、感光部の導電率の変化を利
用したセンサであり、一般的なCdSセルを用いた場合、
低コストで分光感度が可視領域（４００〜７００ｎｍ）
にある利点がある。しかし、応答速度が１０ｍｓと光起
電力型に比べて約４倍遅く、また、感度が周囲温度に影
響される欠点がある。

【００３１】光起電力型は、半導体のｐｎ結合に光を
照射したときに発生する光起電力効果を利用したセンサ
であり、例えは、Ｓｉホトダイオードは反射感度が６０
０〜９００ｎｍで高速応答が得られるが、単結晶である
ことからコストが高い。しかし、アモルファスＳｉホト
ダイオードは視感度に近く、応答速度も２μｓと早く、
検出部は単一結晶でないために特別なパッケージを要せ
ず、低コストである利点がある。

【００３２】前記のように、タバコ葉の中骨と葉肉の分
光特性より可視領域での判定は信頼度が高いことから、
この実施例では、カラーセンサ素子として、反射感度が
可視領域の波長であり、低コストかつ反応速度の早い光
起電力型アモルファスＳｉホトダイオード素子（三洋電
機社製AM-33RGB-01 ）を選定して使用した。

【００３３】前記のカラーセンサ素子を用いて、タバコ
葉の中骨と葉肉へ照射した反射光を受光し、アンプによ
り増幅した電圧値の一例を下記の表１に示す。カラーセ
ンサ素子の感応（光電変換率と同等）した値であるＲＧ
Ｂ端子の出力する電圧はタバコ葉の分光特性と比例して
いること、母集団のバラツキ程度が少なく検出値が安定
していることが明らかに分かる。葉肉の色がグリーン系
に対し中骨は白色系であり、ＲＧＢのいずれの色成分も
高くなる。光電変換された電圧値及びその加算値（総量
値）は中骨が葉肉より高い値を示しており、ＲＧＢの波
長帯の違いを利用して中骨と葉肉の判別法は信頼性が高
いことが示される。

【００３４】

【表１】

【００３５】実際の検出に際しては、タバコ葉の姿勢や
葉個々の色のバラツキ、センサのレンズの汚れ・分解能
の不均一性、周囲の照明の変化等の不安定要素の影響を
受けるため、上限・下限のしきい値を設定することが望
まれる。この実施例では、しきい値の設定はタバコ葉の
中骨・葉肉のＲＧＢ成分の調査（下記の表２）に基づき
算出した。調査によるとタバコ葉の中骨・葉肉のＲＧＢ
の電圧総量値のバラツキを示す標準偏差σは平均値の３
〜６％である。また、危険率０．０１での標本のバラツ
キ上限・下限の範囲は、式：ｕ（０．０１）・σ／ｎ
^1/2 により求められ（なお、ｕ（０．０１）は正規分布
での危険率０．０１の値、ｎは標本数）、平均値の±３
〜７％の範囲で分布する。

【００３６】

【表２】

【００３７】一般的に、検出しようとするタバコ葉の中
骨・葉肉の母集団の平均・バラツキはおおむね着位やタ
バコの品種によりきまってくる。従って、実際には、検
出しようとするタバコ葉の中から標準的な中骨のＲＧＢ
の電圧総量値を測定し、しきい値の平均として採用し、
平均値に対する上限・下限のバラツキ程度を計算するこ
とによりしきい値を求めるようにする。タバコ葉の調査
により平均に対し上限・下限側にふれる割合を１０％と
すれば、母集団のバラツキ、照明の変化等による誤差を
包含すると考えられ、０．９９以上の信頼性が保たれ
る。そこで、マイクロプロセッサに登録するしきい値の
上限・下限値を次の式により求めた。

【００３８】上限＝ｘ（１＋０．１） 下限＝ｘ（１−０．１） ｘ：標準的なタバコ葉の中骨のＲＧＢの電圧値の総計

【００３９】タバコ葉の着位や品質が変わる場合には、
その都度、上式により標準的な中骨のＲＧＢのしきい値
をマイクロプロセッサに登録すれば、０．９９以上の確
率で中骨を検出することができる。測定精度のポイント
であるカラーセンサ素子の仕様は可視領域の波長（４０
０〜７００ｎｍ）の感度であり、人間の視感度に近い分
光感度を有する。従って、人の目で明らかに異なる色は
検知可能である。

【００４０】次に、図２を参照して、カラーセンサを用
いての測定原理について説明する。図２に示すように、
ハロゲンランプ等の発光体より検出対象（タバコ葉）へ
照射された光は反射されレンズによりカラーセンサ素子
に集光される。集光された光はカラーセンサ素子により
ＲＧＢの各成分に光電変換され、アンプにより電圧が増
幅されてＡ／Ｄ変換される。マイクロプロセッサはＡ／
Ｄ変換された各ＲＧＢの電圧値を読み込み、加算して総
電圧値を求める。そこで総電圧値が上記の上限・下限の
しきい値の範囲内にあるか否か比較し、範囲内ならば、
マイクロプロセッサは中骨検出信号として出力を行う。

【００４１】なお、レンズの焦点距離を長くとれば１０
０ｍｍ程度の検出距離が可能となるが、この例では反射
光による識別であるため検知距離を長くすると被検出物
以外からの外乱光が顕著となり精度が低下する。実験に
よれば、妥当な検出距離は６０ｍｍ程度以下であり、後
記するように、タバコ葉を載置したタバコ葉載置台をリ
アルタイムで上昇・下降させることによりカラーセンサ
とタバコ葉との距離を一定に保つようにすることが望ま
れる。カラーセンサとタバコ葉の距離を一定程度以内の
状態で標準的なタバコ葉の中骨をカラーセンサ素子を通
して読み込み、その電圧値を基準にしきい値を求め、被
検出物の電圧値と比較することにより中骨を正確に検知
することができる。なお、中骨の径は１０ｍｍ、支骨の
径は２ｍｍ程度であり、誤認を回避するため、検知する
測光スポット径は１０ｍｍ程度とすることが好ましい。

【００４２】次に、上記した検出法を用いてタバコ葉の
中骨を把持しかつ葉揃えする装置の一実施例を説明す
る。図３は本発明によるタバコ葉揃え装置の全体を示す
斜視図であり、上方を開放した矩形状の枠体１０の対向
する長手方向辺には一対の第１のレール１１ａ、１１ｂ
が配置され、該第１のレール１１ａ、１１ｂにはそれを
直交状に跨ぐ第２のレール１２が配置されている。そし
て、第２のレール１２は第１のレール１１ａ側に取り付
けられた駆動モータＭｙの作動により、第１のレール１
１ａ、１１ｂ上を移動自在とされて、また、第２のレー
ル１２にはスライダー１３が設けられていて、該スライ
ダー１３は第２のレール１２に取り付けられた駆動モー
タＭｘの作動により該レールに沿って移動可能とされて
いる。

【００４３】従って、適宜の制御機構により二つの駆動
モータＭｘ、Ｍｙを適宜作動させることにより、スライ
ダー１３は枠体１０の上方開放空間内の任意の位置に移
動することができる。なお、この２軸方向移動機構は従
来知られたものであり、以下において、上記の移動機構
をロボットＲということとし、該ロボットＲの第１のレ
ール１１ａ、１１ｂ方向の移動をＹ軸方向の移動、第２
のレール１２方向の移動をＸ軸方向の移動として説明す
る。

【００４４】枠体１０の下方空間における一方端側には
タバコ葉載置台２０が配置され、該タバコ葉載置台２０
は、枠体１０の２本の脚に設けた図示しないレールに沿
って上下移動自在とされ、かつ、図示しない従来知られ
た駆動機構により、その上下方向の任意の位置で停止で
きるようにされている。また、枠体１０の脚部分にはタ
バコ葉載置台２０の上限位置を規制するためのリミット
スイッチ２１が取り付けられ、さらに、枠体１０にはタ
バコ葉載置台２０に載置されたタバコ葉群Ｔａのレベル
を検知するレベルセンサ１５が設けられる。

【００４５】３０はタバコ葉収容具であり、裏面に車輪
３１を取り付けた板部材３２と、該板部材３２の上面側
に取り付けたタバコ葉ガイド３３とからなる。タバコ葉
ガイド３３は収容するタバコ葉Ｔの姿勢を安定な保持す
るものであり、タバコ葉Ｔの外形に沿った形状のものと
される。タバコ葉ガイド３３を板部材３２に対して位置
変更自在に取り付けてもよく、その場合には、収容する
タバコ葉の大きさや形状に応じてその取り付け位置を調
整する。

【００４６】図４は本発明によるタバコ葉把持装置５０
を示す斜視図であり、前記した第２のレール１２に移動
自在に取り付けられたスライダー１３に一体に固設した
主フレーム５１の上端に配置した第１のモータＭａと、
該第１のモータＭａの駆動により前記主フレーム５１に
沿って上下移動する基台５２とを有する。すなわち、図
示しない制御機構により正逆回転する第１のモータＭａ
の回転軸に連接したボールネジのようなネジ杆５３が、
主フレーム５１に固設した軸受け５４を通って下方に延
出しており、該ネジ杆５３には、上端にネジ係合穴５５
を持つ逆Ｌ字状部材５６がネジ係合しており、該逆Ｌ字
状部材５６の下端に前記基台５２が固設されている。逆
Ｌ字状部材５６の裏面にはリニアレール５７が一体に取
り付けられ、該リニアレール５７は主フレーム５１に対
して上下方向に摺動自在とされている。従って、第１の
モータＭａが正逆回転することにより、逆Ｌ字状部材５
６は主フレーム５１に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に移
動し、基台５２が上下に移動する。

【００４７】図５によく示されるように、前記基台５２
の長手方向の端部近傍には一対のタイミングプーリ６
１、６２が回動自在に支持されており、そこにタイミン
グベルト６３が巻装される。また、基台５２の前記平行
して走行するタイミングベルト６３間には矩形状の開口
６４が形成される。一方のタイミングプーリ６１には第
２のモータＭｂが取り付けられており、図示しない制御
機構により所定数の正逆回転を反復して行う。それによ
り、タイミングベルト６３は、所定距離の時計方向の移
動と同じ距離だけの反時計方向の移動とを繰り返し行
う。

【００４８】タイミングベルト６３の両外側位置におい
て、支持台５２には、タイミングベルト６３に平行に２
本の案内杆６５ａ、６５ｂが固設されており、該案内杆
６５ａ、６５ｂに面するタイミングベルト６３部分に
は、案内杆６５ａ、６５ｂに摺動自在に係合する係止体
６６ａ、６６ｂが一体に取り付けられる。さらに、タイ
ミングベルト６３の平行走行部分における内面側には、
図５、図６に示すように、下方にコ字状となった把持爪
を持つ第１の把持用爪部材６７ａと第２の把持用爪部材
６７ｂとが所定距離だけ離れた状態でかつ相対向して固
定されており、該第１と第２の把持用爪部材６７ａ、６
７ｂの把持爪部分は前記開口６４内を下方に延出し、そ
の下端を基台５２の裏面より下方に位置させている。

【００４９】従って、図５からわかるように、タイミン
グベルト６３が反時計方向に回動すると、第１の把持用
爪部材６７ａと第２の把持用爪部材６７ｂとは互いに近
接する方向に移動し、その間に被把持物が存在する場合
には、両把持爪間で該物体を把持することができる。そ
の状態からタイミングベルト６３を逆方向、すなわち時
計方向に回動すると、２つの把持用爪部材６７ａ、６７
ｂは互いに離間し、把持していた物体を開放する。

【００５０】図４、図６によく示されるように、前記主
フレーム５１の側方部には、前記したタバコ葉の中骨部
分検知手段の一例としてのカラーセンサ７０が、基台５
２に形成した開口６４に検知端を向けた姿勢で支持杆７
１、７１を介して固設されており、さらに、主フレーム
５１の裏面側の下端部には支持杆７２が上下方向に揺動
自在に支持されていて、該支持杆７２の先端には第１の
円盤７３が回転自在に軸支されている。図中、７４は前
記第１の円盤７３の下限位置を規制しかつ支持杆７２の
上下方向の揺動を安定させるための縦長の長孔７４ａを
持つ案内体であり、その上端部には、該第１の円盤７３
の上方への揺動により接触と非接触を繰り返すリミット
スイッチ７５が取り付けられている。なお、前記カラー
センサ７０の取り付け位置は、好ましくは、その検知部
が前記開口６４の長手方向のほぼ中央位置となるように
される。

【００５１】さらに、基台５２の前記逆Ｌ字状部材５６
の取り付け側とは反対側であって、前記カラーセンサ７
０の検知部の側方に当たる位置には、案内兼支持体７６
が取り付けられており、該案内兼支持体７６には支持杆
７７が上下方向に揺動自在に軸支され、その先端には第
２の円盤７８が回転自在に軸支されている。案内兼支持
体７６には縦長の長孔７６ａが形成されており、それに
より、第２の円盤７８の下限位置は規制され、かつ支持
杆７７の上下方向の揺動を安定させる。また、案内兼支
持体７６の上端部には、該第２の円盤７８の上方への揺
動により接触と非接触を繰り返すリミットスイッチ７９
が取り付けられている。

【００５２】上記のタバコ葉把持装置５０における、基
台５２、カラーセンサ７０、第１と第２の円盤７３、７
８の位置関係は、次のようにされる。すなわち、図６に
示すように、基台５２が所定の上方位置にある状態で、
カラーセンサ７０はその下端検知部が基台５２に形成し
た開口６４内に入り込んだ位置となるようにされ、第１
の円盤７３はその支持杆７２が水平状態である下限位置
において、該円盤７３の最下端が、前記タンミングベル
ト６３に固定した把持用爪部材６７ａ、６７ｂの把持爪
の下端位置よりも幾分（好ましくは、タバコ葉の中骨の
太さ程度）下方位置となるようにされ、また、第２の円
盤７８はその支持杆７７が水平状態である下限位置にお
いて、該円盤７８の最下端が、把持用爪部材６７ａ、６
７ｂの把持爪の下端位置よりも幾分（同様に、タバコ葉
の中骨の太さ程度）上方位置となるようにされる。な
お、上記の実施例において、カラーセンサ７０が本発明
にいう第１の検知手段に相当し、第１の円盤が第２の検
知手段に相当する。

【００５３】次に、上記の実施例の装置の作用について
説明する。先ず、ロボットＲを作動して、タバコ葉把持
装置５０を枠体１０のタバコ葉載置台２０側の一隅であ
る初期位置にセットする。その際には、タバコ葉把持装
置５０の基台５２は図６に示される所定の上位位置とし
ておく。また、枠体１０の反対側中央部近傍にはタバコ
葉収容具３０を配置する。そして、収穫されたタバコ葉
群Ｔａをその中骨の方向をＹ軸方向としかつ葉元側をタ
バコ葉収容具３０に向けた姿勢で、収穫布ごとタバコ葉
載置台２０に載せ、収穫布を解包する。その際に、タバ
コ葉把持装置５０の前記初期位置におけるＸ軸方向の移
動軌跡の下方位置にタバコ葉群Ｔａの葉元部から幾分上
位箇所が位置するようにして解包することが好ましい。

【００５４】タバコ葉群Ｔａを解包した後、タバコ葉載
置台２０を上昇させ、レベルスイッチ１５により最上位
のタバコ葉Ｔが検知された時点で、上昇を停止させる。
停止後、ロボットＲを操作してタバコ葉把持装置５０を
Ｘ軸方向に移動させる。前記のように、この状態ではタ
バコ葉把持装置５０の主フレーム５１に取り付けた第１
の円盤７３の下端部が最も低いレベルにあり、Ｘ軸方向
への移動時に第１の円盤７３が最初にタバコ葉Ｔに接触
する。もし、図７ａのように、接触することなくＸ軸方
向の移動を行えるような位置関係にある場合には、タバ
コ葉載置台２０をさらに上昇させる。

【００５５】図７ｂに示すように、タバコ葉群Ｔａとの
接触により第１の円盤７３は上方に揺動する。それによ
り、第１の円盤７３はリミットスイッチ７５に当接し、
その旨の信号が発せられ、該信号に基づき制御装置はタ
バコ葉載置台２０を所定距離下降させる（図７ｃ）。該
下降距離は、タバコ葉把持装置５０に搭載したカラーセ
ンサ７０が最も高い検知精度を発揮できる距離とされ
る。

【００５６】その状態でタバコ葉把持装置５０はタバコ
葉群Ｔａ上をＸ軸方向にさらに移動する。その過程でカ
ラーセンサ７０は最上位に位置するタバコ葉Ｔの中骨位
置を検知してその旨の信号を発する。制御装置は該信号
に基づきロボットＲの移動を停止させると共に、タバコ
葉把持装置５０の第１のモータＭａを駆動して基台５２
を下降させる（図７ｄ）。その下降により、基台５２に
取り付けられた把持用爪装置６７ａ、６７ｂの把持爪は
当該中骨を検知したタバコ葉の中骨を左右から挟んだ姿
勢でタバコ葉に接触し、ほぼ同時に、第２の円盤７８も
当該タバコ葉に接触して上方に揺動し、リミットスイッ
チ７９に接触する。

【００５７】該接触により信号が発せられ、制御装置は
第１のモータＭａを停止すると共に、第２のモータＭｂ
を駆動して、タイミングベルト６３を反時計方向に回動
せさる。タイミングベルト６３の回動により、把持用爪
装置６７ａ、６７ｂは相互に接近して、把持爪間でタバ
コ葉Ｔの中骨を把持した姿勢となる（図８参照）。第２
の円盤７８が第３の検知手段として作用することによ
り、把持爪が必要以上にタバコ葉に向けて下降してタバ
コ葉を損傷するのを回避できる。

【００５８】中骨が検知されたタバコ葉Ｔの把持爪によ
る把持が確保された時点で、制御装置は再度モータＭａ
を逆方向に回転させ基台５２を初期高さまで上昇させ
る。それにより、把持したタバコ葉Ｔは載置台２０上の
タバコ葉群Ｔａから分離される。その後に、あるいはそ
の上昇と同時に、ロボットＲが作動してタバコ葉把持装
置５０をタバコ葉収容具３０の上方位置まで移動させ
る。その位置でモータＭｂを逆回転させてタイミングベ
ルト６３を時計方向に回動させ、把持爪によるタバコ葉
の把持を解除する。それにより、タバコ葉Ｔはタバコ葉
収容具３０内に落下し収容される。

【００５９】再度ロボットＲが作動してタバコ葉把持装
置５０を初期の待機位置に戻し、以下、次のタバコ葉の
把持のために同じ作動が繰り返される。図９は上記した
タバコ葉把持装置５０の移動軌跡を示す図であり、上記
の説明及び図９から、タバコ葉群Ｔａがタバコ葉把持装
置のＸ軸方向の移動範囲Ｗ内に葉元方向を揃えた状態で
配置されていれば、その向きに多少のずれがあっても、
その中骨が把持爪により把持された状態で、所定の位置
（タバコ葉収容具の位置）に同じ方向を向けて積み重ね
られることはよく理解されよう。

【００６０】タバコ葉載置台２０上のタバコ葉が無くな
った時点でタバコ葉載置台２０がリミットスイッチ２１
に接触する。それにより、タバコ葉載置台２０は下降を
開始すると共に、ロボットＲ及びタバコ葉把持装置５０
の作動は停止し、再度、タバコ葉載置台２０へのタバコ
葉群Ｔａの載置が行われる。なお、上記の説明は本発明
によるタバコ葉把持装置及び該装置を用いたタバコ葉揃
え装置の一実施例に基づく説明であって、特許請求の範
囲に記載される範囲において他に多くの変形例が存在し
得ることは当然である。

【００６１】

【発明の効果】上記の構成であり、本発明によるタバコ
葉把持装置及び該装置を用いたタバコ葉揃え装置によれ
ば、向きは同じであるがある程度の範囲内に部分的に重
ね合った状態で多数枚分散しているタバコ葉群を、人手
によらずに一枚づづ取り出し、所定のタバコ葉載置台上
あるいはタバコ葉収容具内に葉揃えして積み上げること
が可能となり、葉たばこ編み機のようなタバコ葉処理装
置へのタバコ葉の供給精度の向上に大きく寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 タバコ葉の分光特性を示す図。

【図２】 カラーセンサを用いてのタバコ葉中骨の測定
フローを説明する図。

【図３】 本発明によるタバコ葉揃え装置の全体を示す
斜視図。

【図４】 本発明によるタバコ葉把持装置の全体を示す
斜視図。

【図５】 タバコ葉把持装置の要部を示す斜視図。

【図６】 タバコ葉把持装置の側面図。

【図７】 タバコ葉揃え装置の作動を説明する図。

【図８】 タバコ葉把持装置がタバコ葉を把持した状態
を示す図。

【図９】 タバコ葉揃え装置におけるタバコ葉把持装置
の移動軌跡を説明する図。

【符号の説明】

１０…枠体、２０…タバコ葉載置台、３０…タバコ葉収
容具、５０…タバコ葉把持装置、１１ａ、１１ｂ、１２
…タバコ葉把持装置の移動用レール、５０…第１の検知
手段（カラーセンサ）、６３…タイミングベルト、６７
ａ、６７ｂ…タバコ葉把持用爪手段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タバコ葉の中骨位置を非接触で検知可能
   な第１の検知手段と、該第１の検知手段からの検知信号
   により作動して該中骨が検知されたタバコ葉を把持する
   ようにされたタバコ葉把持手段と、該タバコ葉把持手段
   を前記第１の検知手段とは独立に上下方向に移動するた
   めの移動手段とを有することを特徴とするタバコ葉把持
   装置。
2. 【請求項２】 被検知物であるタバコ葉の存在を接触に
   より検知する第２の検知手段と、第２の検知手段の信号
   に基づき被検知物であるタバコ葉と第１の検知手段との
   距離を所定距離に制御する機構をさらに有することを特
   徴とする請求項１記載のタバコ葉把持装置。
3. 【請求項３】 前記第１の検知手段が、タバコ葉からの
   光の反射量の多寡を識別して、それによりタバコ葉の中
   骨位置を非接触で検知する手段であることを特徴とする
   請求項１又は２記載のタバコ葉把持装置。
4. 【請求項４】 前記第１の検知手段が、タバコ葉からの
   光の反射光をＲＧＢ成分に分光し、その分光特性から中
   骨を検知するような手段であることを特徴とする請求項
   １又は２記載のタバコ葉把持装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか記載のタバコ
   葉把持装置を水平２軸方向に移動させるロボットを載架
   した枠体と、該枠体に取り付けたタバコ葉載置台とを少
   なくとも有することを特徴とするタバコ葉揃え装置。
6. 【請求項６】 前記タバコ葉載置台は上下方向に移動自
   在に枠体に支承されていることを特徴とする請求項５記
   載のタバコ葉揃え装置。