JP2005172745A - 紙葉類の厚さ検出装置及び異物検出装置 - Google Patents

紙葉類の厚さ検出装置及び異物検出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 紙葉類の厚さを非接触で、精度良く安定して検出することができるようにする。
【解決手段】 紙葉類Pを搬送路10に沿って搬送する搬送ベルト対1,2と、搬送路10を介して離間対向する固定及び可動ガイド部材8,9を有し、これら固定及び可動ガイド部材8,9間に紙葉類Pを通してガイドするガイド手段と、可動ガイド部材9を固定ガイド部材8に向かって弾性的に付勢するコイルバネ18と、ガイド部材8,9の対向面に設けられたノズル21,22と、これらノズル21,22を介して一対のガイド部材8,9間に圧縮気体を噴出させるポンプ20と、可動ガイド部材9に設けられた永久磁石40と、固定ガイド部材8に設けられ、永久磁石40の磁界強度を検知するホールセンサ39と、このホールセンサ39によって紙葉類Pの通過時に検出される磁界強度に基づいて紙葉類Pの厚さを検出する処理回路47とを具備する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、搬送される紙葉類の厚さを検出する紙葉類の厚さ検出装置及び、紙葉類に付着するセロファンテープや紙片などの異物を検出する異物検出装置に関する。
この種の検出装置には、軸が固定的に設けられた固定ローラと、この固定ローラに接離する方向に移動自在に設けられた可動ローラを紙葉類の搬送路を介して対向配置させてなるものがある。
この検出装置では、搬送路に沿って搬送される紙葉類が、固定ローラと可動ローラとの間を通過することによりその厚さに応じて可動ローラが変位する。そして、可動ローラの変位量に基づいて紙葉類の厚さを検出し、また、厚みの部分的な変化を異物として検出するようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
また、この種の検出装置には、紙葉類の搬送路を挟んで超音波等の音波を送波する送波器とこの送波器から送波される音波を受波する受波器を対向配置してなるものがある。
この検出装置では、搬送路に沿って搬送される紙葉類が送波器と受波器との間を通過する際に、紙葉類を透過した音波を受波器で受波し、その受波した音波の量が、紙葉類の厚みに応じた透過音波量よりも小さくなった場合には異物として検出し、或いは、紙葉類が複数枚であることを検出するようになっている。
特開2002−90103号公報
しかしながら、可動ローラの変位によって紙葉類の厚さを検出する方式では、可動ローラが或程度の重量を持っため、走行する紙葉類の先端突入や後端の抜け、或いはテープを貼付したような急激な変化に対する追従性が悪く検知速度に限界がある。
また、固定及び可動ローラ対を複数個並べて紙葉類の幅方向の厚み分布を検知する場合には、ローラ支持部材等のために各ローラ対を密着して設置することが出来ず幅方向の分解能をあげることが難しい。
さらには、紙葉類が走行中に厚み方向に揺動すると揺動を可動ローラの変位量として測定するため精度が悪くなるなどの問題がある。
製造上からは固定及び可動ローラやローラ支持部材の加工精度をあげてローラ回転時のガタを小さく押さえて測定精度を確保するため、製造価格が高価となる。
一方、超音波等の音波を用いる方式では、送波器から発生する音波は音波の進行方向に広がりを持っため単位面積あたりの音波量は小さくなるため、受波器の出力信号も小さくなってS/Nが低下し、異物の検出限界を上げることが出来ないという問題がある。
音波の広がりを小さくするために送波器と受波器を近接して設置すると紙葉類に対して直角に音波を送波することになる。紙葉類に直角に音波を当てると紙葉類からの音波の反射波と送波が干渉する。このため、紙葉類が揺動して搬送されると、送波器との距離が変化し、干渉波に強弱が生じる。従って、紙葉面に到達する音波にも強弱が生じ、安定した透過音波を得ることが出来ない。
このような干渉を避けるため、紙葉類厚みの1枚か2枚かを検知する手段として、紙葉類に対して斜めに音波を当てて紙葉類からの反射波が送波器に戻らないようにしたものが考えられている。
しかし、斜めに音波を照射することにより送波器と受波器間の距離が大きくなるため、音波の広がりは避けられず、単位面積あたりの音波エネルギーは小さくなる。従って、この方式を異物検知に適用した場合、異物の大きさに検知限界が下がり、より小さな異物を検知することが困難となる。
また、送波器を紙葉類に対し斜めに設置して紙面からの反射波による干渉の影響を避ける様にしても紙葉類面からの反射波が送波器を支持する部材に2次的に反射して送波器に入り、結果として紙葉類の揺動変位の影響を受けて検出信号のS/Nを悪くしている。
そこで、本発明では、紙葉類に非接触で異物を検知出来、付着した異物の検出性能を向上させると共に、幅方向に分布する異物の検知をも可能とし、被測定物の厚み方向の揺動を押さえて、安定して厚みと異物を検知できる紙葉類の厚み検知装置及び異物検知装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1記載のものは、紙葉類を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記搬送路を介して離間対向した固定ガイド体とこの固定ガイド体に対して接離方向に可動状態に設けられた可動ガイド体とを有し、これら一対のガイド体間に前記紙葉類を通してガイドするガイド手段と、前記可動ガイド体を前記固定ガイド体に向かって弾性的に付勢する付勢手段と、前記一対のガイド体の対向面に設けられたノズルと、これらノズルを介して前記一対のガイド体間に圧縮気体を噴出させる気体供給手段と、前記一対のガイド体の何れか一方に設けられた永久磁石と、前記一対のガイド体の他方に設けられ、前記永久磁石の磁界強度を検知する検知センサと、この検知センサによって前記紙葉類の通過時に検出される磁界強度に基づいて前記紙葉類の厚さを検出する厚さ検出手段とを具備する。
請求項3記載のものは、紙葉類を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記搬送路を介して離間対向した固定ガイド体とこの固定ガイド体に対して接離方向に可動状態に設けられた可動ガイド体とを有し、これら一対のガイド体間に前記紙葉類を通してガイドするガイド手段と、前記可動ガイド体を前記固定ガイド体に向かって弾性的に付勢する付勢手段と、前記一対のガイド体の対向面に設けられたノズルと、これらノズルを介して前記一対のガイド体間に圧縮気体を噴出させる気体供給手段と、前記一対のガイド体にそれぞれ設けられ、前記紙葉類の通過時に生じる前記一対のガイド体と紙葉類との間の圧力を検知する圧力センサと、この圧力センサによって検出された圧力値に基づいて前記紙葉類の表面上の異物を検出する異物検出手段とを具備する。
請求項5記載のものは、紙葉類を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記搬送路を介して離間対向する一対のガイド体を有し、これら一対のガイド体間に前記紙葉類を通してガイドするガイド手段と、前記一対のガイド体の一方を他方に向かって弾性的に付勢する付勢手段と、前記一対のガイド体の対向面に設けられたノズルと、これらノズルを介して前記一対のガイド体間に圧縮気体を噴出させる気体供給手段と、前記ガイド体の一方に設けられ音波を送波する送波器と、前記ガイド体の他方に設けられ、前記紙葉類の通過時に前記送波器から送波されて紙葉類を透過する超音波を受波する受波器と、この受波器が受波した音波量に基づいて前記紙葉類上の異物を検出する異物検出手段とを具備し、前記送波器及び受波器はその中心線が、前記紙葉類の搬送方向に対し斜めに交差する線上に沿うように配設され、前記ガイド体の一方には、前記送波器から送波される音波をガイドし放出口部から放出させる第1の音波ガイドが設けられ、前記ガイド体の他方には、前記第1の音波ガイドの放出口部から放出される音波を受入口部から受け入れて前記受波器に案内する第2の音波ガイドが設けられ、前記第1の音波ガイドの放出口部及び第2の音波ガイドの受入口部は前記紙葉類の搬送方向に対し交差する方向に沿って偏平状に構成される。
本発明によれば、搬送される紙葉類の厚みと、異物を非接触で検出することができ、検出性能を向上できるとともに、コストも低減することができる。
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施の形態である紙葉類の厚さ及び異物の検出装置を示す断面図で、図2は図1中A−A線に沿って示す断面図、図3は図1中B−B線に沿って示す断面図、図4は図2中C−C線に沿って示す断面図である。
図中1,2は紙葉類Pの両側部を挟持し、搬送路10に沿って矢印A方向に搬送する搬送手段としての搬送ベルト対である。搬送ベルト対1,2間には、一対のガイド体としての固定ガイド部材8及び可動ガイド部材9が配設されている。固定ガイド部材8と可動ガイド部材9は搬送路10を介して対向配置されている。
可動ガイド部材9はホルダ11で保持されている。ホルダ11は継ぎ手13と軸14を介してリニア軸受け15に接続され、軸14の長手方向に移動できるようになっている。リニア軸受け15は固定ホルダ16に取りつけられ、固定ホルダ16はベース17に固定される。18は付勢部材としてのコイルバネで、軸14に緩く券回されている。このコイルバネ18は、継ぎ手13とリニア軸受け15との間で軸方向の復元力により可動ガイド部材9を固定ガイド部材8に押し付ける押圧支持部を構成する。
一方、固定ガイド部材8は固定ホルダ19に取付けられ、固定ホルダ19はベース17に固定されている。固定ガイド部材8と可動ガイド部材9との対向面にはそれぞれノズル21,ノズル22が設けられ、これらノズル21,22にはホース継ぎ手23及びホース(図示しない)を介して気体供給手段としてのポンプ20から圧縮空気が供給される。
ノズル21,22から圧縮空気が噴出すると固定ガイド部材8と可動ガイド部材9の対向面間には空気膜が出来て一定の間隙が形成される。この空気膜は圧縮空気圧力や流量、大気圧、ガイド部材8,9の対向面部の面積、そしてコイルバネ18による押厚力や,可動ガイド部材9と一体部との重量等によって決まる。
例えば、可動ガイド部材9と固定ガイド部材8の対向面の面積が約10cmの押圧力が約1kgf、圧縮空気が0.1Mpa、可動部の重量が約0.2kgのとき、空気膜の厚みは0.1mmであった。24は搬送ベルト対1,2のガイドローラである。
ところで、固定ガイド部材8の下面部及び可動ガイド部材9の上面部にはそれぞれ圧力センサ37が設けられている。また、固定ガイド部材8には検知センサとしてのホールセンサ39が設けられ、可動ガイド部材9には永久磁石40が設けられている。ホールセンサ39と永久磁石40とは搬送路10を介して対向配置され、ホールセンサ39によって永久磁石40の磁界強度が検知されるようになっている。
固定ガイド部材8及び可動ガイド部材9には図3に示すように圧力センサ37に連通する圧力測定孔42が穿設されている。固定ガイド部材8及び可動ガイド部材9の対向面には、図4にも示すように溝43が紙葉類Pの搬送方向に沿って平行に2本設けられている。この溝43によって固定ガイド部材8の上面部がエリア8a〜8cに分断されている。ホールセンサ39は図4では、固定ガイド部材8の4箇所に設置したが、固定ガイド部材8の幅方向に2箇所或いは1個所でもその機能は達成できる。
このように構成される紙葉類検知装置において、固定ガイド部材8と可動ガイド部材9のノズル21,22から圧縮空気が噴出すると、ガイド部材8,9の対向面間には空気膜による一定の間隙が生じる。この状態から搬送ベルト対1,2によって挟持搬送される紙葉類Pがガイド部材8,9間に入ると固定ガイド部材8と紙葉類Pとの間に空気膜による間隙ができ、また、可動ガイド部材9と紙葉類Pとの間にも空気膜による隙間ができる。これにより、紙葉類Pはガイド部材8,9間を非接触の状態でガイドされて通過する。従って、紙葉類Pは搬送ベルト対1,2の揺れ等が有っても揺動は抑えられる。
このような動作状態にある固定ガイド部材8と可動ガイド部材9との間に厚みが一定の紙葉類Pが搬送挿入された場合、供給される圧縮空気の圧力が一定であれば、固定ガイド部材8と紙葉類Pとの間、及び可動ガイド部材9と紙葉類Pとの間の空気膜厚さは一定であり、圧力センサ37の出力信号も一定となる。
ところが、紙葉類Pの表面に例えば、部分的にセロファンテープ等が貼りつけられた異物があって厚みに変化がある場合には、固定ガイド部材8又は可動ガイド部材9と紙葉類Pとの間の空気膜による間隙は変化する。さらに、圧力センサ37と紙葉類Pとの間隙も異物のある部分と無い部分で変化する。
この間隙の変化によって空気膜内の流速が変わり、結果として圧力が変わる。この実施の形態では、紙葉類P上にある表面異物の幅方向の位置を圧力センサ37の出力から特定するため、図4に示すように固定及び可動ガイド部材8,9の幅方向に3個の圧力センサ37を配置している。
また、固定ガイド部材8及び可動ガイド部材9の対向面には溝43が形成され、溝43に沿って空気流が出来るため、空気膜も溝43に沿って幅方向に分断される。従って、空気膜の圧力も溝43によって分離されて幅方向の圧力変化を検出することが出来る。
一方、ホールセンサ39の出力は、紙葉類Pが固定及び可動ガイド部材8,9間に搬送挿入されると、間隙が大きくなるため永久磁石40との距離が離れて磁界強度が小さくなり信号電圧は小さくなる。紙葉類Pの表面に異物があると更に厚みが増すため、間隙が大きくなって信号出力電圧は更に小さくなる。このようにしてホールセンサ39により紙葉類Pの最大厚みを検知することが出来る。複数個所の厚みを検知して平均値を求めれば、固定及び可動のガイド部材8,9の対向面内の平均最大厚みを得ることが出来る。
図5は、信号処理装置を示す概略的構成図である。
上記した圧力センサ37,37はアンプ46を介して厚さ及び異物検出手段としての処理回路47に接続されている。また、ホールセンサ39はアンプ48を介して処理回路47に接続されている。固定及び可動ガイド部材8,9の紙葉類導入側に設けられた紙葉類検知器49は、アンプ50を介して処理回路47に接続されている
上記した紙葉類検知器49の出力信号とホールセンサ39の出力信号、そして圧力センサ37の出力信号をそれぞれのアンプ50,48,46を介して処理回路47に送信されて信号処理され、紙葉類Pの厚み信号52と表面異物信号53が得られる。
この実施の形態によれば、走行する紙葉類Pの厚みと紙葉類Pに付着した異物の検知を非接触で可能とし、紙葉類の幅方向の異物検知を複数個設置することが出来るとともに、厚み方向の揺動を押さえた紙葉類の表面異物と厚みの複合検知装置を提供できる。
図6乃至図9は本発明の第2の実施形態である紙葉類の異物検知装置を示すものである。
図6は異物検知装置を示す断面図で、図7は図6中D−D線に沿って示す断面図である。
なお、上記した第1の実施の形態と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
固定ガイド部材8の下面部には送波器26が設けられ、可動ガイド部材9の上面部には受波器27が設けられている。送波器26と受波器27は、その中心線を紙葉類Pの搬送方向に対し斜めに交差する線Y上に沿わせた状態で斜めに配設されている。
固定ガイド部材8には、送波器26から送波された超音波をガイドして放出口部29aから放出する第1の音波ガイド29が形成され、可動ガイド部材9には第1の音波ガイド29から放出された超音波を受入口部30aから受け入れて受波器27にガイドする第2の音波ガイド30が設けられている。
さらに、固定ガイド8には、送波器26から送波されて紙葉類Pから反射される超音波を下方に逃がすための第3の音波ガイド31が設けられている。送波器26から送波された超音波26aは紙葉類Pに斜めに照射されてその表面で一部が反射されて音波26bとなり、その他は紙葉類Pを透過して音波26cとなる。
このように構成される紙葉類の異物検知装置において、固定ガイド部材8と可動ガイド部材9のノズル21,22から圧縮空気が噴出すると、ガイド対向面間には空気膜による一定の間隙が生じる。この状態から搬送ベルト対1,2によって挟持搬送される紙葉類Pがガイド部材8,9間に入ると固定ガイド部材8と紙葉類Pとの間に空気膜による間隙ができ、可動ガイド部材9と紙葉類Pとの間にも空気膜による間隙ができる。これにより、紙葉類Pはガイド部材8,9との間を非接触の状態でガイドされて通過する。従って、紙葉類Pは搬送ベルト対1,2の揺れ等が有っても揺動は抑えられる。
また、固定及び可動ガイド部材8,9間に導入された紙葉類Pが送波器26と受波器27との間を通過すると、送波器26から出た音波26aは第1の音波ガイド29を通って紙葉類Pの表面に照射される。この音波26aは紙葉類Pの表面で反射する音波26bと透過する音波26cに分かれる。紙葉類Pの表面で反射した音波26bは第3の音波ガイド31から放散され、透過した音波26cは第2の音波ガイド30を通って受波器27で受波される。このとき、紙葉類Pが複数枚の場合や、表面にセロファンテープ等が貼られていた場合には、透過音波26cが減少するので受波器27の出力信号も減少する。これにより、紙葉類Pの厚みや,枚数或いは異物等が検出されるようになっている。
図8は上記した第1の音波ガイド29の放出口部29a及び第2の音波ガイド30の受入口部30aの形状を示すものである。
第1の音波ガイド29の放出口部29a及び第2の音波ガイド30の受入口部30aは扁平に絞られ、紙葉類Pの幅方向(搬送方向に対し直角方向)に幅を持ち搬送方向には狭い開口部となっている。従って、送波器26から送波される音波は拡散されることなく紙葉類Pに集中され、小さな異物でも感度良く検知することができるようになっている。
図9は信号処理回路を示すブロック図である。
送波器26にはパワーアンプ55を介して発振回路56が接続されている。受波器27にはアンプ58、バンドパスフィルタ59、整流フィルタ回路60、異物検出手段としての比較回路61、基準設定回路62、及び出力端子63が接続されている。
この信号処理回路では、発振回路56から交流電圧がパワーアンプ55を介して送波器26に印加される。これにより、送波器26から音波が発振され、この音波は紙葉類Pを透過して受波器27で捕捉される。この受波器27で捕捉された透過音波の信号はアンプ58で増幅されたのち、発振回路56の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタ59で雑音成分が除去される。この除去後、透過音波信号は整流フィルタ回路60で直流信号に変換されたのち、比較回路61で基準設定値と比較される。そして、その信号電圧が比較基準値より低い電圧になったときには、紙葉類Pには異物が有とする信号が信号出力端子63から出力される。
この実施の形態によれば、搬送される紙葉類Pに付着した異物の検知を非接触で可能とし、幅方向に検知部を接近して複数個設置することが出来るとともに、厚み方向の揺動を抑えた異物検知装置を提供できる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限られることなく、その要旨の範囲内で種々変形実施可能なことは勿論である。
本発明の第1の実施の形態である紙葉類の厚さ検知装置を示す断面図。 図1中A−A線に沿って示す断面図。 図1中B−B線に沿って示す断面図。 図2中C−C線に沿って示す断面図。 同紙葉類検知装置の信号処理装置を示すブロック図。 本発明の第2の実施の形態である紙葉類の異物検知装置を示す断面図。 図6中D−D線に沿って示す断面図。 同音波ガイドの先端形状を示す平面図。 同異物検知装置の信号処理回路を示すブロック図。
符号の説明
P…紙葉類、Y…線上、1,2…搬送ベルト対(搬送手段)、8…固定ガイド(ガイド体)、9…可動ガイド(ガイド体)、10…搬送路、18…コイルバネ(付勢手段)、20…ポンプ(気体供給手段)、21,22…ノズル、26…送波器、27…受波器、29…第1の音波ガイド、29a…放出口部、30…第2の音波ガイド、30a…受入口部、37…圧力センサ、39…ホールセンサ(検知センサ)、40…永久磁石
47…処理回路(厚さ検出手段、異物検出手段)、61…比較回路(異物検出手段)。

Claims (6)

  1. 紙葉類を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
    前記搬送路を介して離間対向した固定ガイド体とこの固定ガイド体に対して接離方向に可動状態に設けられた可動ガイド体とを有し、これら一対のガイド体間に前記紙葉類を通してガイドするガイド手段と、
    前記可動ガイド体を前記固定ガイド体に向かって弾性的に付勢する付勢手段と、
    前記一対のガイド体の対向面に設けられたノズルと、
    これらノズルを介して前記一対のガイド体間に圧縮気体を噴出させる気体供給手段と、
    前記一対のガイド体の何れか一方に設けられた永久磁石と、
    前記一対のガイド体の他方に設けられ、前記永久磁石の磁界強度を検知する検知センサと、
    この検知センサによって前記紙葉類の通過時に検出される磁界強度に基づいて前記紙葉類の厚さを検出する厚さ検出手段と
    を具備することを特徴とする紙葉類厚さ検出装置。
  2. 前記一対のガイド体には永久磁石と検知センサとが複数個づつ配設されることを特徴とする請求項1記載の紙葉類厚さ検出装置。
  3. 紙葉類を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
    前記搬送路を介して離間対向した固定ガイド体とこの固定ガイド体に対して接離方向に可動状態に設けられた可動ガイド体とを有し、これら一対のガイド体間に前記紙葉類を通してガイドするガイド手段と、
    前記可動ガイド体を前記固定ガイド体に向かって弾性的に付勢する付勢手段と、
    前記一対のガイド体の対向面に設けられたノズルと、
    これらノズルを介して前記一対のガイド体間に圧縮気体を噴出させる気体供給手段と、
    前記一対のガイド体にそれぞれ設けられ、前記紙葉類の通過時に生じる前記一対のガイド体と紙葉類との間の圧力を検知する圧力センサと、
    この圧力センサによって検出された圧力値に基づいて前記紙葉類の表面上の異物を検出する異物検出手段と
    を具備することを特徴とする紙葉類の異物検出装置。
  4. 前記圧力センサは、前記一対のガイド体にそれぞれ複数個づつ設けられたことを特徴とする請求項3記載の紙葉類の異物検出装置。
  5. 紙葉類を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
    前記搬送路を介して離間対向する一対のガイド体を有し、これら一対のガイド体間に前記紙葉類を通してガイドするガイド手段と、
    前記一対のガイド体の一方を他方に向かって弾性的に付勢する付勢手段と、
    前記一対のガイド体の対向面に設けられたノズルと、
    これらノズルを介して前記一対のガイド体間に圧縮気体を噴出させる気体供給手段と、
    前記ガイド体の一方に設けられ音波を送波する送波器と、
    前記ガイド体の他方に設けられ、前記紙葉類の通過時に前記送波器から送波されて紙葉類を透過する超音波を受波する受波器と、
    この受波器が受波した音波量に基づいて前記紙葉類上の異物を検出する異物検出手段とを具備し、
    前記送波器及び受波器はその中心線が、前記紙葉類の搬送方向に対し斜めに交差する線上に沿うように配設され、
    前記ガイド体の一方には、前記送波器から送波される音波をガイドし放出口部から放出させる第1の音波ガイドが設けられ、
    前記ガイド体の他方には、前記第1の音波ガイドの放出口部から放出される音波を受入口部から受け入れて前記受波器に案内する第2の音波ガイドが設けられ、
    前記第1の音波ガイドの放出口部及び第2の音波ガイドの受入口部は前記紙葉類の搬送方向に対し交差する方向に沿って偏平状に構成されたことを特徴とする紙葉類の異物検出装置。
  6. 前記送波器及び受波器は複数個づつ配設されたことを特徴とする請求項5記載の紙葉類の異物検出装置。
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