JPS6326042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、堆積状の巻煙草または同様なロツド
状物品の流れを監視する装置と制御方法に関し、
特に、水平なコンベヤと垂直なコンベヤの接合部
または、コンベヤとシユート等との接合部におけ
る物品または該接合部に近い物品の流れの測定に
関する。

なお、本明細書における「堆積」とは、物品の
流れの厚さ方向が多層である場合をいうが、ロツ
ド状物品がその側部から見て多少不規則に分散し
た形状であつてもよい。

本発明は、巻煙草に限らず他の同様なロツド状
物品、特に巻煙草のフイルタロツドにも適用可能
なものである。

従来の技術 巻煙草搬送用の水平のコンベヤは通常物品が流
路の側方向へ移動しないようにされているが、垂
直方向には自由に重なり、局部的変動に適応する
ことができるようにされている。

従来から、コンベヤの接合部での流れ状態を監
視する装置は種々提案されている。

例えば、機械的検出装置として、接合部内の物
品の堆積の上部に直接または間接に触れる腕及び
旋回軸を有する機械的検出装置を設け、この腕が
物品の堆積の高さに対応して旋回し、電位差計に
接続されて、堆積の高さを示す電気的出力信号を
出力する。

また光学的検出装置として、検出回路に接続さ
れた光電管を用いて、光源により常時光電管に光
線を投射し、物品の堆積の高さが所定のレベルに
達したとき光線が遮られて、検出回路からの出力
により堆積の高さが所定のレベルを越えたことが
検知される。

発明が解決しようとする問題点 前述の機械的検出器は電気的または光学的検出
器に比較して信頼性を有せず、また、腕が物品に
触れる点で欠点を有している。また、前述の光学
的検出装置はただ２つの作用状態しか有しないの
で、レベルがある一定値を越えたか否かしか検出
できない。従つて、レベルが極限値を越えないこ
とあるいは極限値を越えないようにするためにだ
け有用であるに過ぎない。従つて、これらは、コ
ンベヤ装置の状態の詳細な制御を行うためには使
用できない。従つて本発明の目的は、接合部にお
ける流れ状態のより詳細な情報を与え、従つてコ
ンベヤ装置の制御をより正確に行うことができる
監視装置を提供することにある。

発明の構成 第１の発明は、堆積状の流れとして搬送される
巻煙草または同様なロツド状物品の移動方向に対
して直角の方向に延在する直線のうちの少なくと
も１つに沿つて該物品の存在を検出するための検
出装置が該物品の端部に隣接して配置されている
ことを特徴とする巻煙草または同様なロツド状物
品を監視する監視装置である。

第２の発明は、コンベヤ装置内の堆積状の煙草
または同様なロツド状物品の移動方向に対してほ
ぼ直角の方向に延在する直線のうちの少なくとも
１つに沿つて存在する前記物品を表わす一連の出
力信号を作るように、堆積に隣接して位置する検
出装置を反復して走査する手順と、前記物品が通
過したことを検出するために各走査で得られる信
号を前の走査で得られる信号と比較する手順と、
物品の速度を計算するために該物品の通過時間を
測定する手順を備える、コンベヤ装置内の巻煙草
または同様なロツド状物品の堆積の流れを制御す
る方法である。

実施例 以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を
説明する。

第１図は巻煙草製造装置の、３つのコンベヤの
接合部の側面図である。本発明は第１図に示すよ
うな接合部において巻煙草の流れを監視し制御す
るものである。

同図において、コンベヤ２は巻煙草製造機から
巻煙草３の堆積を搬送する。コンベヤ４はこの巻
煙草３の堆積を巻煙草包装機へ搬送する。逆転式
コンベヤ６は、必要に応じ巻煙草を接合部３０か
ら搬出しあるいは接合部３０に供給することがで
きるように、接合部３０を巻煙草貯蔵装置、例え
ばモリンスの「オスカ」に連結される。

巻煙草は、接合部３０のダイアフラム状装置８
の下にある程度まで蓄積することができる。この
装置８は巻煙草の堆積へ一定の拘束力を与える。

公知の制御装置においては、装置８の頂部に一
端を固定された検出部材によつて、接合部３０の
状態を検出している。この公知の制御装置では、
接合部で過誤あるいは巻煙草の不足を生じた後に
検出部材が信号を発信する。しかし、このような
状態を予見し得ることが望ましい。本発明によれ
ば、接合部３０において（単に堆積の高さだけで
はなく、）巻煙草の堆積の全体形状を監視するこ
と、および巻煙草が接合部３０に供給される直前
または接合部３０から搬送された直後にコンベヤ
上の巻煙草の形状を監視することにより、接合部
３０における過誤あるいは巻煙草の不足の状態を
予見することができる。

第１図の直線１０，１２，１４に沿つて適当な
検出器を配置することにより、接合部３０のすぐ
外側での巻煙草の堆積形状を監視することができ
る。第２図に検出器の一実施例を示している。本
実施例においては、検出器は、光リンク例えば光
フアイバ光導波路１６，１８，２０を備えてい
る。これら光リンクの端部は図示した位置に配置
され、巻煙草の、普通白色であるフイルター端部
に隣接している。巻煙草は、背景を暗くして前方
からフイルター端部に強い光を当てることによ
り、フイルター端部が背景との関係で鮮明に検出
できるように照明される。あるいはこの逆に、背
景を強く照明して前方の照明を用いないことによ
り、フイルター端部が背景との関係で鮮明に検出
できるようにしてもよい。

巻煙草の端部と背景とが鋭いコントラストをな
して照明されるので、撮像管例えばビデイコン管
を利用して、走査中に遭遇する巻煙草の映像の相
対位置を示す出力信号を非常に鮮明に発信するこ
とができる。ここで「走査」とは、広い意味で
「点検」ないし「検査」の意味で用いられる。

第３図はテレビジヨンカメラの管面の模式図で
ある。各監視直線１０，１２，１４からの映像
は、光導波路１６，１８，２０により、それぞれ
第３図に示す管面上の対応する領域１０′，１
２′，１４′へ伝達される。光導波路は、必要な場
所の映像を縮小して再生し、第３図に示すよう
に、映像が管面上を満たし、連続的に走査できる
ように形成される。

第４ａ図は、コンベヤ４により搬送される巻煙
草の堆積の部分側面図を示す。同図に線〜で
示した４本の直線に沿つて走査した場合に得られ
る種々の波形を第４ｂ図及び第４ｃ図に示す。こ
れらの図に示すように巻煙草の配列が規則的であ
つても、巻煙草の列のどこが走査されているかに
よつて種々の異なる出力波が生ずる。このため、
何本かの平行な直線に沿つて走査する必要があ
る。第４ａ図に示したように４本の直線に沿つて
走査する場合、各直線はテレビジヨン管面の巻煙
草の映像の直径の1/4に相当する距離だけ離れて
おり、従つて、各直線４本の合計の巾は１本の巻
煙草の直径に等しい。

第３図に示したように管面を３つの領域に分け
て使用するとすれば、テレビジヨン管面の走査回
路は全部で12本の走査線の分だけ構成する必要が
ある。通常のテレビジヨン管は毎秒像数25回、
625走査線なので、全部で12本の走査線とすれば、
毎秒像数が（625×25÷12−）1200になる。巻煙
草の搬送速度が非常な高速、例えば毎分当たり
400本の搬送速度で接合部３０へ供給される場合
または接合部３０から搬送される場合でも、通
常、巻煙草は高さ方向に12本の堆積で搬送される
ので、実際の線速度は4000本／12本×60−約６
本／秒にすぎない。従つて、完全な巻煙草は走査
領域を1/6秒毎に横切り、200回の走査ビームに遭
遇する。

第４ｂ図に示した走査は４／15000−0.0003秒
の時間内に生じる。巻煙草はこの短い時間内は静
止しているものと做なすことができる。第１の走
査は上列の巻煙草と相隣接する同じ上列の巻煙
草との接触点と、上列の巻煙草と隣接する下列の
巻煙草との接触点との中間において上列の巻煙草
に遭遇する。この走査は明るい領域（フイル
タ）と暗い領域（隣接するフイルタ間の空間）と
を交互に横切るから、第４ｂ図に示すように、こ
の走査による出力信号の輝度レベルはほぼ一連
のパルスとして変化する。

第４図に示す第２の走査は、上列の巻煙草と
下列の巻煙草との接触点に一致する。第４ｂ図に
示すように、この走査からの出力は低く、走査が
接触点に遭遇する際わずかにレベルが増加するだ
けである。

第３の走査は第１の走査と同様に、明・暗
領域を交互に横切るので、図示されているよう
に、第１の走査と同様な出力を与える。第４の
走査は巻煙草の列の中心線に遭遇するので、最
も高いレベルの出力を生じ、巻煙草間の接触点に
おいてレベルが僅かに減少する。

第５図は信号処理回路のブロツク図を示す。

前述の各信号は第５図にブロツク回路で示す回
路を使用してデジタル的に処理される。第４ｂ図
に示した波形を有する出力は、映像増幅器、双安
定回路へ伝達される。この双安定回路のヒステリ
シス特性を、第４ｂ図において一点鎖線で示して
ある。双安定回路からの出力信号（回路の節点２
４における信号）は第４ｃ図の及びに示した
ようなパルス及び同図の及びに示したような
０か１の一定のレベルの信号が混合されたもので
ある。この０か１のレベルの信号は、第４ｂ図に
関連して説明したように、比較的高いレベル（ま
たは比較的低いレベル）において維持される輝度
レベルの結果得られる出力である。

正常な流れの状態、すなわち、巻煙草がほどよ
く密に固まつているとき、回路の節点２４におけ
る信号は、各監視領域内の巻煙草の堆積の各々の
列における巻煙草の本数に対応するパルスを理想
的には２組含んでいる。走査が巻煙草のフイルタ
部分へ移動するとき、またはフイルタ間の空間へ
と移動するときにだけ、短時間切り替えスイツチ
が作用するように、小さな静電容量を、双安定回
路の入力を横切つて設けることにより、不明瞭な
信号の発生を効果的に防止できる。このような静
電容量を設けると、例えば、上列の巻煙草と下列
の巻煙草との間の一連の接触点を横切つて煙草間
の空間を移動する走査（第４ａ図の）の場合
に、余分なパルスの発生を確実に防止する。

回路の節点２４における、双安定回路からの出
力は、タイマの制御の下でゲートを経由して順
次、各監視領域毎に設けられているカウンタへ送
られる。このタイマはまた、次のカウンタの入力
ゲートに入力が供給される前にそれまで入力が供
給されていたカウンタをリセツトする。このタイ
マは、カメラの走査と同期するクロツクからクロ
ツクパルスを供給されるので、ゲートの切換え
は、例えば第３図に示した領域１０′から領域１
４′への走査の移動に正確に同期する。

各カウンタは、各監視領域に対するパルス数の
集積合計をマイクロプロセツサへ伝達する際にリ
セツトパルスを受け取るまで、各監視領域のパル
ス数を蓄積する。

巻煙草の速度は、下記の態様で監視される。検
出回路２８は、各カウンタの入力節点２６に接続
される。図においては、簡略化して理解しやすく
するために、検出回路２８を１個だけ示してい
る。この検出回路２８は単安定回路を備えてい
る。検出回路２８は、各領域における最初の巻煙
草の位置を示すパルス（すなわちタイマによりゲ
ートがオンに切換えられたとき各ゲートを通過す
る最初のパルス）の発生と同時に短いパルスを出
力するように構成されている。走査が反復して行
われるので、この最初の位置の巻煙草は、引き続
く一連の走査の間、走査の最初の掃引における最
初の巻煙草の位置と同一の位置に現れる。

検出回路２８はまた、単安定回路がパルスを１
回出力する毎にリセツトされるカウンタを備えて
いる。検出回路２８にはクロツクパルスが入力さ
れる。従つて、この検出回路２８は、一連の走査
において、特定の位置の巻煙草を検出した各瞬間
の間に発生するクロツクパルスの数をカウントす
る。単安定回路の出力パルス及びカウンタの出力
は、アンドゲートへ入力され、このアンドゲート
の出力は、マイクロプロセツサ制御ユニツト
（MPU）に入力される。従つて、カウンタの出力
は、単安定回路のパルスが生じる毎にMPUに供
給される。MPUは、各カウンタの出力を蓄積し、
毎回、前のカウンタ出力と比較する。検出された
巻煙草が走査の検出路から外れたとき、単安定回
路が別の巻煙草によつてトリガ入力されて急激に
変化して、時間間隔即ちカウンタの総計が急激に
変化することが分かる。従つて、この急激な変化
は、巻煙草の１列の通過を示し、MPUにおいて
巻煙草の運動速度を計算するために利用される。

走査からの出力が、任意の与えられた瞬間にお
ける巻煙草の各列の巻煙草本数を示し、かつ、検
出回路２８からの出力により、巻煙草が実際に移
動中であることが確認できるので、連続的に巻煙
草の流量を計算することができる。

各コンベヤにおける１秒当たりの巻煙草の流量
は、列当たりの巻煙草本数即ち、各走査領域につ
いてのパルス数の半分に、検出回路２８からの１
秒当たりの出力数を乗じることにより得られる。
第１図に示したコンベヤ配置において、コンベヤ
２上の巻煙草とコンベヤ４上の巻煙草とは連続的
に搬送される。もしコンベヤ２とコンベヤ４上の
巻煙草の流れの速度が同一であれば、マイクロプ
ロセツサからの信号が入力される速度制御装置に
よりコンベヤ６の搬送速度が０にされる。しかし
ながらもし接合部３０から遠ざかる方向へ搬送す
るコンベヤ４上の巻煙草が、接合部３０の方向へ
搬送するコンベヤ２上の巻煙草の本数よりも多け
れば、コンベヤ６は巻煙草の流れの不足分を補う
ために始動されて、巻煙草を貯蔵装置から接合部
へ搬送する。この逆に、コンベヤ４上の巻煙草が
コンベヤ２上の巻煙草よりも少なければ、コンベ
ヤ６は巻煙草の流れの余剰分を搬送するために始
動されて、接合部３０から貯蔵装置へ向かつて巻
煙草を搬送する。

個々のコンベヤの走査に加えて、あるいはこれ
に代えて直接に接合部３０を監視することもでき
る。接合部３０の全領域についての巻煙草の分布
状態を示すパルス流をつくるための信号通路が、
第５図の回路に設けられる。接合部内では巻煙草
が一定の方向に移動しないので、この信号通路に
は速度検出回路は設けられない。

前述の場合と同様に、巻煙草の直径につき４つ
の掃引線を構成して走査が行われる。平均して巻
煙草の本数の２倍のパルス数が作られると仮定す
れば、任意の瞬間における接合部内の巻煙草の容
量が、このパルス信号の出力から得られる。走査
を直角な方向？で行うと、各掃引線のパルス数に
よつて、接合部を横切る任意の点におけるレベル
が決定される。そして、マイクロプロセツサによ
つて、各位置におけるパルス数が平均期待値と比
較される。かくして、接合部において異常（巻煙
草の過小）が発生したら、この異常は直ちに検知
され、コンベヤ６を接合部３０から遠ざかる方向
にあるいはその逆の方向に駆動してその異常を修
正することができる。

テレビジヨンカメラに代えて他の検出装置を用
いて接合部の巻煙草を走査することができる。例
えば、光導電性の検査器のマトリツクスを接合部
３０の近くに配置して、各々の電気抵抗の瞬間値
をモニターして、隣接する巻煙草の存在を示す。

光電導性の検出装置のマトリツクスは、第１図
の接合部３０を示す一点鎖線のような矩形に配置
してもよいし、第１図に示す各々の直線１０，１
２，１４に沿つて配置してもよい。さらに、第６
図に示したように、接合部３０内の適当な位置に
垂直に２列３２，３２で配置してもよい。いずれ
の場合であつても巻煙草の堆積の全高を検査でき
るように、配置の頂部は、接合部内の巻煙草の正
常なレベルよりも上に位置する。

照明の方法は、コンベヤ通路を挾んで両側に光
源を配置して、堆積を通して伝達される光量を測
定してもよいし、コンベヤ通路の片側に光源を配
置して、フイルター端部からの反射光量を計測し
てもよい。

第６図に示すように、検出装置を２つの列３２
に配置する場合には、堆積形状の好ましくない変
動を最も生じ易い領域に配置される。第６図に示
したような、図面上右側のくぼみ３４は左側の高
さが正常な場合でも生じうる。検出器（例えば機
械的な検出器「スプーン」）を１つだけ用いる場
合には、堆積の一部の状態だけを検出するにすぎ
ないので、このようなくぼみ３４が生じてもこれ
を検出できない。第６図に示したように、左右の
適当な場所２箇所に検出器を設けるとこのような
状態を簡単に検出することができる。また、堆積
の上部３６が正常でも下方の部分に空隙を生じ
て、堆積全体としては不満足なものである場合も
起こりうる。従つて、検出器を図示したように、
垂直の列状に配置する。

テレビジヨンカメラの感光面がカメラの走査回
路へ信号を供給するように設計されているのと同
様な原理で、感光要素の列をその照明状態を測定
するために走査することができる。実際に、その
ような感光要素の列を使用して像をピツクアツプ
するソリツドステートテレビジヨンカメラが提案
されている。従つて、第１図−第３図に示すピツ
クアツプシステムに替えて感光要素の列を、各々
が領域１０，１２，１４あるいは３０のうちの１
つをカバーできるように配置することができる。
この場合は、介在するオプチカルシステム１６，
１８，２０その他の必要性をなくすることができ
る。この場合、第４図の信号に対応する信号は、
第５図の回路と似た回路（同図の回路のビデイコ
ンカメラの代わりに感光要素と適当な駆動回路を
用いる）を用いて同様な方法により作り出しかつ
処理することができる。このような方法により、
巻煙草の分布及び速度に対応する詳細な信号が得
られる。

感光性要素を用いると、より簡単で安価で、し
かも巻煙草の有用な情報を提供できる。検出装置
の各列が感光性要素から成る場合、一列の検出器
は直列に一体に接続することができ、定電流源か
ら給電することが可能になる。巻煙草の端部が全
体的に適当に照明されているものと仮定すると、
検出器を一列に直列に接続することにより、列の
前後に生じる電圧は、堆積中の任意の空隙の位置
に関係なく、検出される巻煙草の数に反比例する
アナログ信号にすることができる。このタイプの
回路は第７図に図式的に示されている。この第７
図において、４０はパワートランジスタで、ベー
スと、比較的一定の電流を供給するエミツタ４２
と、コレクタを有する。検出器３８の各列は、パ
ワートランジスタ４０のエミツタ４２に接続され
る電流を供給される。各パワートランジスタのエ
ミツタ４２はレベル検出器４４に接続される。あ
る列の検出位置で検出される巻煙草のフイルタ端
部の数が不足している場合、検出器の列の抵抗が
高くなり、従つて４２における電圧が高くなつ
て、レベル検出器４４が「or」ゲート４６に入力
を与える。次いで「or」ゲート４６はコンベヤ制
御回路４８を作動させる。

感光性要素を用いた実施例においても、第１図
に示した接合部３０の全体を覆うために検出器の
多数の列を使用することができる。この場合は、
検出器の列を連続的に走査する回路が必要以上に
重複するのを避けるのが好ましい。この回路は第
８図に図式的に示されている。検出器の配列３０
は、接合部に配置される６つの垂直な列から成
る。これらの列は、（機械的または電子式）セレ
クター５２により定電流源５０及び監視回路へシ
ーケンス接続される。各列の前後の電圧は、第７
図の実施例におけると同様に、コンベヤ制御回路
に接続されたレベル検出器５４で監視される。ス
イツチ動作の際にレベル検出器の入力が「フロー
ト」状態になつて非常に高い読みにならないよう
にするために、セレクター５２はメークビフアオ
ブレイクタイプでなければならない。

倫理的に処理できる出力信号を提供するための
変換器は、空気式、超音波式、流体式あるいは電
気容量を用いることもできる。収集可能な情報量
の減少は避けられないが、システムを簡単にする
ために、光電池を１個か２個だけ用いてコンベヤ
に沿つた巻煙草の流れのパラメータを監視するこ
とができる。例えば、巻煙草の流れの中央の領域
に隣接して１個だけ光電池を配置し、光電池のそ
ばを通る一連の巻煙草の存在を一連のパルスによ
つて指示し、引き続くパルス間の時間を測定して
流れの速度を指示することができる。同様に、２
個の光電池を流れの方向に沿つて一定の間隔で離
して配置し、２つの位置に現れる波形を比較し
て、はじめの光電池と次の光電池に同一のパター
ンが検出される間の時間を測定する。光電池は好
ましくは一定のa.c.周波数の「キヤリア」信号の
パルスを発信する。このパルス信号はその後、巻
煙草信号パルスによつて変調される。このように
光電池を１個か２個だけ用いた場合はもちろん、
巻煙草の堆積の高さ及び存在する巻煙草の全部の
本数に関する詳細な情報を与えない。しかし、移
動の速度を表示するので、もし高さが既知なら全
体の流量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は巻煙草製造装置の３つのコンベヤの接
合部の側面図、第２図は検出器の一実施例を示す
図、第３図はテレビジヨンカメラの管面の模式
図、第４ａ図は垂直方向のコンベヤにより搬送さ
れる巻煙草の堆積の部分側面図、第４ｂ図及び第
４ｃ図は第４ａ図に示した巻煙草の走査により得
られる種々の波形を示す図、第５図は信号処理回
路のブロツク図、第６図は検出器の他の実施例を
配置したコンベヤの接合部を示す側面図、第７図
は第６図の検出器の回路図、第８図は他の実施例
の回路図である。 ２，４，６……コンベヤ、３……巻煙草、１
０，１２，１４，３２……巻煙草の移動方向に対
してほぼ直角の方向に延在する直線、１６，１
８，２０，３２，３８……検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 堆積状の流れとして搬送される巻煙草または
   同様なロツド状物品の移動方向に対して直角の方
   向に延在する直線１０，１２，１４，３２のうち
   の少なくとも１つに沿つて該物品の存在を検出す
   べく該物品の端部に隣接して配置された検出装置
   １６，１８，２０，３０，３２，３８と、前記直
   線に沿つて存在する堆積内の物品を表わす一連の
   出力信号をつくるように前記検出装置を反復して
   走査する手段及び各走査でつくられた出力信号を
   その前の走査でつくられた出力信号と比較して物
   品の搬送速度を決める手段から成る回路装置２８
   と、を備えたことを特徴とする巻煙草または同様
   なロツド状物品を監視する監視装置。 ２ 前記検出装置が光応答性要素を備え、かつ、
   物品が該検出装置に隣接して存在するときに該光
   応答性要素の照明レベルが変化するように光源が
   配置されている、特許請求の範囲第１項に記載の
   監視装置。 ３ 前記検出装置がテレビジヨンカメラ管を備
   え、かつ光学装置が該テレビジヨンカメラ管の表
   面へ物品の映像を投影するように設けられてい
   る、特許請求の範囲第１項に記載の監視装置。 ４ コンベヤ装置内の堆積状の煙草または同様な
   ロツド状物品の移動方向に対してほぼ直角の方向
   に延在する直線のうちの少なくとも１つに沿つて
   存在する前記物品を表わす一連の出力信号を作る
   ように、堆積に隣接して位置する検出装置を反復
   して走査する手順と、前記物品が通過したことを
   検出するために各走査で得られる信号を前の走査
   で得られる信号と比較する手順と、物品の速度を
   計算するために該物品の通過時間を測定する手順
   を備える、コンベヤ装置内の巻煙草または同様な
   ロツド状物品の堆積に流れを制御する方法。