JP2005331472A - ロール状物の周面形状測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール状物の周面形状を簡便に且つ高精度に測定できるロール状物の周面形状測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】磁気テープ原反ロール等のロール状物１４の周面形状を測定するロール状物の周面形状測定方法及び装置１０である。プローブ１６Ａの先端部がロール状物１４の直径方向に付勢される位置センサ１６と、位置センサをロール状物の直径方向に移動させる移動手段１８と、を設け、移動手段により位置センサをロール状物の軸方向中央部より軸方向一端側まで移動させ、次いで、位置センサをロール状物の軸方向中央部より軸方向他端側まで移動させ、位置センサの移動に伴うこの位置センサの検出変位量に基づいてロール状物の周面形状を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロール状物の周面形状測定方法及び装置に係り、特に、磁気テープ原反ロール等の巨大なロール状物の周面形状を測定してロール状物の周面が湾曲等の不良形状をしていないか否かを測定するのに好適なロール状物の周面形状測定方法及び装置に関する。

磁気テープは、幅広な磁気テープ原反ロールを、幅狭な磁気テープ幅に等分に裁断して作成される。しかし、磁気テープ原反ロールのロール形成において、磁気テープ原反ロールの両端部と中央部とでは巻き付け力が微妙に相違するため、図５に示されるように、ロール状物１４は、ロール周面がロールの軸（巻き芯３０）の方向に沿って中央部が湾曲状に膨らんだ周面形状となることが多い。

このような周面形状となる他の要因として、磁気テープ原反が塗布された後に巻き取られ、その後、長時間保管されることにより、磁気テープ原反が塑性変形することが挙げられる。

この中央部が湾曲状に膨らんだ周面形状の度合いが大きい磁気テープ原反ロールから得られた磁気テープは、直線状にならずにカーブ状を呈する。そして、このようなカーブ状の磁気テープを使用すると、電気的な出力不良等の製品としての信頼性が低下する要因となる。そのため、このような不具合を抑制するために、極力均一厚さに塗布を行なう必要がある。

一方、生産性向上を念頭においた場合、より安定した搬送性を付与するために、特許文献１に開示されているように、意図的に中央部を厚く塗布することも要求される。これにより、磁気テープ原反が巻芯に巻取られる際に、巻取張力が端部において中央部よりも強く作用し、巻取りが安定する。そして、これにより、巻きズレや縦じわ等の欠点の発生をなくすことができる。

以上に述べたように、「均一に」と言う要求と、「中央を厚く」と言う要求の相反する要求を両立させるためには、きわめて精度のよい厚さ調整が必要とされる。そのために、磁気テープ原反ロールの裁断する前に、磁気テープ原反ロールの形状を正確に測る必要がある。

特に、近年、磁気記録媒体の高密度化に伴い、記録トラック幅は非常に狭くなってきており、それに伴い、磁気テープ原反ロール及び媒体（磁気テープ）の寸法精度に対する要求は一層強くなっている。

従来より、このような磁気テープ原反ロールの形状を測定する方法は、各種提案されている（特許文献２、３等。）。

このうち、特許文献２は、磁気テープ原反ロールの軸と平行に走行する接触式のセンサにより磁気テープ原反ロールの形状を測る構成のものである。

また、特許文献３は、磁気テープ原反ロールを両側から挟み込む接触式のセンサによって磁気テープ原反ロールの形状を測る構成のものである。
特開昭６１−２９３５７７号公報 特開平８−１０２０６４号公報 特開２００２−１６８６１６号公報

しかしながら、特許文献２、３等のような従来の技術では、以下の述べるような課題を解決できていないのが現状である。

すなわち、特許文献１及び２の装置では、磁気テープ原反ロールの形状を簡便に測定できる利点はあるものの、磁気テープ原反ロールの端部の形状を正確に測定するのが困難であるという問題点を有している。

磁気テープ原反ロールは、最外層が緩めに巻き取られていることが多く、非接触方式の位置センサにより測定した場合には、この磁気テープ原反ロールの真の形状が検出できないことがあるので、所定の付勢力でプローブの先端部が磁気テープ原反ロールの表面と接触する位置センサが測定装置に採用されている。

ところが、磁気テープ原反ロールの端部においては、磁気テープ原反が塑性変形していたり、切りそろえ状態が一定でなかったりしており、真の端がどこにあるのか、外見上判断がつきにくい。

このような状態で、位置センサのプローブの先端部を磁気テープ原反ロールの端部の測定スタート位置にセットしても、端部の正確な形状が測定できなかったり、位置センサを破損させたりする不具合を生じやすい。

すなわち、位置センサのプローブが端部より内側にセットされた場合には、その外側部分の磁気テープ原反ロールが測定されず、正確な形状データが得られない。一方、位置センサのプローブが端部より外側にセットされた場合には、位置センサの走行時にプローブが端部を乗り越えられず、位置センサの破損につながることが多い。

このような問題点を避けるため、現状では、位置センサを磁気テープ原反ロールの端部の測定スタート位置にセットするのを手動作業で行っている。したがって、折角、自動化対応の測定装置を導入しても、完全自動で測定作業が行えず、作業能率が悪く、改善が強く求められていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ロール状物の周面形状を簡便に且つ高精度に測定できるロール状物の周面形状測定方法及び装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、磁気テープ原反ロール等のロール状物の周面形状を測定するロール状物の周面形状測定方法において、プローブの先端部が前記ロール状物の直径方向に付勢される位置センサと、前記位置センサを前記ロール状物の直径方向に移動させる移動手段と、を設け、前記移動手段により前記位置センサを前記ロール状物の軸方向中央部より軸方向一端側まで移動させ、次いで、前記位置センサを前記ロール状物の軸方向中央部より軸方向他端側まで移動させ、前記位置センサの移動に伴う該位置センサの検出変位量に基づいて前記ロール状物の周面形状を測定することを特徴とするロール状物の周面形状測定方法、及びこのための装置を提供する。

本発明によれば、位置センサをロール状物の軸方向中央部より軸方向一端側まで移動させ、次いで、位置センサをロール状物の軸方向中央部より軸方向他端側まで移動させる。したがって、ロール状物の端部の形状が正確に測定できるとともに、位置センサが破損するという不具合も解消される。

すなわち、位置センサがロール状物の軸方向中央部より軸方向一端側又は他端側まで移動されるのであれば、プローブ（触針）が端部より外側にセットされた位置センサの走行時にプローブが端部を乗り越えられず破損するようなことはなく、また、プローブが端部より内側にセットされた位置センサの測定範囲が制限されるようなこともない。そして、本発明のように、位置センサがロール状物の軸方向中央部より軸方向一端側又は他端側まで移動される構成の場合、プローブが端部より外側にまでオーバーランしても、位置センサの破損につながる不具合は皆無である。

以上説明したように、本発明によれば、ロール状物の周面形状を簡便に且つ高精度に測定できる。

本発明において、前記周面形状測定装置には、前記位置センサの移動が前記ロール状物の中心軸に対して平行に移動し易くするためのガイド手段が設けられていることが好ましい。このようなガイド手段が設けられることにより、測定精度が一層向上する。

以上説明したように、本発明によれば、ロール状物の周面形状を簡便に且つ高精度に測定できる。

以下、添付図面に従って、本発明に係るロール状物の周面形状測定方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明のロール状物の周面形状測定装置の全体構成を説明する説明図である。図１に示されるように、周面形状測定装置１０は、主として、底部が開放されたケーシング１２内に、プローブ（触針）１６Ａの先端部がロール状物１４の直径方向に付勢される位置センサ１６と、この位置センサ１６をロール状物１４の軸方向中央部から一端側又は他端側まで移動させる移動手段１８とを設けて構成され、ロール状物１４の周面形状を測定する際には、ケーシング１２がロール状物１４に着脱自在に設置される。

移動手段１８は、水平駆動用モータ２０とボールねじ２２等より構成される。すなわち、ボールねじ２２は、一端が、ケーシング１２右端の側板１２Ａを貫通して水平駆動用モータ２０のモータ軸に連結されるとともに、他端が、ケーシング１２左端の側板１２Ｂに固定された軸受部材２４により支持されている。なお、水平駆動用モータ２０は、ケーシング１２右端の側板１２Ａに支持されている。

また、ボールねじ２２は、ボールナット２６と螺合しており、このボールナット２６には位置センサ１６が固定されている。

位置センサ１６は、パソコン２８に接続されており、測定したデータがパソコン２８により処理されるようになっている。水平駆動用モータ２０は、パソコン２９に接続されており、駆動がパソコン２９により制御されるようになっている。更に、水平駆動用モータ２０には、ロータリーエンコーダ３２が連結されており、これによりボールナット２６の水平位置が検出可能となっている。なお、パソコン２８とパソコン２９とは、データ回線を通じて、双方向通信が可能となっている。

以上の構成により、水平駆動用モータ２０を回転駆動することにより、ボールねじ２２が回転し、位置センサ１６が、ロール状物１４の軸方向中央部分から、一端側又は他端側まで移動されるようになっている。

位置センサ１６は、移動手段１８（ボールナット２６）の移動に伴いロール状物１４の周面形状を測定するもので、接触方式の位置センサが採用される。磁気テープ原反ロール等のロール状物１４は、最外層が緩めに巻き取られていることが多く、非接触方式の位置センサにより測定した場合には、ロール状物１４の真の形状が検出できないことがある。したがって、このように所定の付勢力でプローブの先端部がロール状物１４の表面と接触する位置センサ１６が採用される。

位置センサ１６の形式としては、モアレ縞等の干渉を利用した位置センサ（一般的に、「リニアスケール」又は「モアレスケール」と称呼される）、作動変圧器を利用した位置センサ等、ロール状物１４のサイズ、形状、要求精度等に応じて、公知の各種のタイプが採用できる。

このような位置センサ１６としては、一般的には直動タイプのものが好ましく使用できるが、レバー式のプローブのものを使用してもよい。要は、プローブの先端部がロール状物１４の直径方向に付勢される位置センサであれば、本発明に適用できる。

なお、一般的に、上記タイプの位置センサ１６の最小読取値と作動距離とは、トレードオフの関係にあるので、ロール状物１４のサイズ、形状、要求精度に応じて、位置センサ１６のタイプを選択することが好ましい。

移動手段１８により、ロール状物１４の軸方向の中央部分から、一端側又は他端側に位置センサ１６が移動することに伴う位置センサ１６の検出変位量は、ロール状物１４の軸方向における各位置の直径の変化量として測定され、直径の変化がそのまま周面形状を表すことになる。

なお、移動手段１８としては、図１の構成に限定されるものではなく、位置センサ１６を、ロール状物１４の軸方向に沿って直線的に安定的に移動できるものであれば、何でもよい（たとえば、モノレール方式）。

次に、ガイド手段４６について説明する。このガイド手段４６は、位置センサ１６の移動がロール状物１４の中心軸に対して平行に移動し易くするための機構である。図２は、図１の一部を示す右側面図であり、ガイド手段４６を説明する図である。

ガイド手段４６は、ジャッキ手段４８に二股状の支持部５２を設けて構成される。そして、ガイド手段４６を使用する時には、図１及び図２に示されるように、一対のガイド手段４６の二股状支持部５２をロール状物１４の巻き芯３０の両側に係合させて固定した後、一対のジャッキ手段４８で巻き芯３０に対するケーシング１２（ボールねじ２２）の傾きがなくなるように調整する。これにより、ボールねじ２２が巻き芯３０に平行になるので、位置センサ１６の移動を、ロール状物１４の中心軸線に対して平行移動させることができる。

次に、上記の如く構成された周面形状測定装置１０を使用して、ロール状物１４の周面形状を測定する方法について説明する。なお、図３は、位置センサ１６のプローブ１６Ａの先端部の移動軌跡（Ｓ−１〜Ｓ−５）を示す説明図である。

先ず、移動手段１８により、位置センサ１６をロール状物１４の軸方向中央部分に移動させておく。この軸方向中央部分の水平位置座標は、ロータリーエンコーダ３２の読取値により、パソコン２９に記憶される。

次いで、ケーシング１２をロール状物１４に装着する。具体的には、図１及び図２に示されるように、一対のガイド手段４６の二股状支持部５２をロール状物１４の巻き芯３０の両側に係合させて固定した後、一対のジャッキ手段４８で巻き芯３０に対するケーシング１２の傾きがなくなるように調整する。そして、位置センサ１６の上下位置を、作動距離の適正範囲になるように調整しておく（図３のＳ−１）。

次いで、水平駆動用モータ２０を回転駆動し、位置センサ１６を左端側（一端側）に移動させる（図３のＳ−２）。このとき、位置センサ１６がオーバーランして、プローブ１６Ａの先端部がロール状物１４の端部より外側に来る。これにより、ロール状物１４の形状が端部まで正確に測定される。

次いで、ケーシング１２を上昇させ、プローブ１６Ａの先端部がロール状物１４と接触しない位置まで移動させ、水平駆動用モータ２０を回転駆動し、位置センサ１６をロール状物１４の軸方向中央部分に移動させる（図３のＳ−３）。この際、ロール状物１４の軸方向中央の位置座標は、パソコン２９に記憶済みなので、位置決めが正確になされる。

次いで、ケーシング１２を下降させ、プローブ１６Ａの先端部がロール状物１４と接触し、位置センサ１６の上下位置が、作動距離の適正範囲になる位置まで移動させる（図３のＳ−４）。

次いで、水平駆動用モータ２０を回転駆動し、位置センサ１６を右端側（他端側）に移動させる（図３のＳ−５）。このとき、位置センサ１６がオーバーランして、プローブ１６Ａの先端部がロール状物１４の端部より外側に来る。これにより、ロール状物１４の形状が端部まで正確に測定される。

最後に、測定されたロール状物１４の表面形状データをパソコン２８の画面上に表示する。図４は、この測定されたロール状物１４の表面形状データを示すグラフである。このうち、左半分の表面形状は、図３のＳ−２の移動の際の測定データが使用され、右半分の表面形状は、図３のＳ−５の移動の際の測定データが使用されており、合体されて、ロール状物１４の全幅Ｌの表面形状データとなっている。

以上説明したように、本発明の周面形状測定装置１０によれば、ロール状物１４の周面形状を簡便に且つ高精度に測定できる。

以上、本発明に係るロール状物の周面形状測定方法及び装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

たとえば、本実施形態で採用されている周面形状測定装置１０は、位置センサ１６の上下移動が、ケーシング１２の上下移動により行われているが、これ以外の構成も採用できる。一例として、ボールナット２６と位置センサ１６との間に上下移動手段を設け、ケーシング１２の上下移動を行わずに、この上下移動手段により位置センサ１６の上下移動を行う構成が採用できる。

また、位置センサ１６に加えて近接センサを設け、位置センサ１６の上下移動をこの近接センサで検出した信号により制御する構成も採用できる。位置センサ１６の上下移動を比較的高速で行った場合に、オーバーランしてしまい、位置センサ１６のプローブ１６Ａが適正移動ストローク（精度保証ストローク）の範囲外となってしまうことがある。一方、このような不具合が生じないように、位置センサ１６の上下移動を充分に低速で移動させた場合には、セッティングに長時間を要し好ましくない。これに対し、近接センサを設けて位置センサ１６の上下移動を制御すれば、上記のような不具合を解消できる。

この近接センサとしては、位置センサ１６の概略位置を検出できるものであれば、接触方式の位置センサであっても、非接触方式の位置センサであってもよく、また、近接方式のリミットスイッチ等も採用できる。要は、位置センサ１６のプローブ１６Ａが適正な移動ストロークの範囲に入る前の状態を検出して、上下移動手段（たとえば、垂直駆動用モータ等よりなる）を高速から低速に切り替えることができればよい。

また、本実施形態では、位置センサ１６をロール状物１４の軸方向中央部より軸方向一端側又は他端側まで移動させているが、この軸方向中央部は必ずしも厳密な意味での中央（軸方向長さＬを、Ｌ／２、Ｌ／２に二分する点）である必要はなく、たとえば、図３において、Ｓ−１の上下移動とＳ−４の上下移動とが同一の点（ロール状物１４の軸方向の位置）で行えればよい。

更に、本実施形態では、位置センサ１６の移動測定を２段階（中央部より一端側へ、次いで、中央部より他端側へ）で行っているが、３段階以上に分割して行ってもよく、同様の効果が得られる。たとえば、左端よりＬ／３の点より左端側へ、次いで、右端よりＬ／３の点より右端側へ、最後に、左端よりＬ／３の点より右端よりＬ／３の点へと移動測定させる態様も採り得る。

また、本実施形態では、一対のガイド手段４６を、二股状支持部５２等より構成したが、これ以外の構成、たとえば、ロール状物１４の軸方向に平行な２本の丸棒等を使用して同様の機能を持たせてもよい。

更に、ロール状物１４として、磁気テープ原反ロールが採用されているが、これ以外のロール状物であってもよい。すなわち、本発明は、バルク状の製品を巻き取る分野であれば適用できる。

本発明に係るロール状物の周面形状測定装置の全体構成を説明する説明図 ロール状物の周面形状測定装置のガイド手段を説明する説明図 位置センサのプローブの先端部の移動軌跡を示す説明図 測定されたロール状物の表面形状データを示すグラフ ロール状物の湾曲状の周面形状を説明する説明図

符号の説明

１０…ロール状物の周面形状測定装置、１２…ケーシング、１４…ロール状物、１６…位置センサ、１６Ａ…プローブ（触針）、１８…移動手段、２０…水平駆動用モータ、２２…ボールねじ、２４…軸受部材、２６…ボールナット、２８、２９…パソコン、３２…ロータリーエンコーダ

Claims (3)

1. 磁気テープ原反ロール等のロール状物の周面形状を測定するロール状物の周面形状測定方法において、
   プローブの先端部が前記ロール状物の直径方向に付勢される位置センサと、
   前記位置センサを前記ロール状物の直径方向に移動させる移動手段と、を設け、
   前記移動手段により前記位置センサを前記ロール状物の軸方向中央部より軸方向一端側まで移動させ、次いで、前記位置センサを前記ロール状物の軸方向中央部より軸方向他端側まで移動させ、
   前記位置センサの移動に伴う該位置センサの検出変位量に基づいて前記ロール状物の周面形状を測定することを特徴とするロール状物の周面形状測定方法。
2. 磁気テープ原反ロール等のロール状物の周面形状を測定するロール状物の周面形状測定装置において、
   プローブの先端部が前記ロール状物の直径方向に付勢される位置センサと、
   前記位置センサを前記ロール状物の直径方向に移動させる移動手段と、を備え、
   前記移動手段により、前記位置センサが前記ロール状物の軸方向中央部より軸方向一端側まで移動されるとともに、前記位置センサが前記ロール状物の軸方向中央部より軸方向他端側まで移動されるように構成されており、
   前記位置センサの移動に伴う該位置センサの検出変位量に基づいて前記ロール状物の周面形状が測定可能となっていることを特徴とするロール状物の周面形状測定装置。
3. 前記周面形状測定装置には、前記位置センサの移動が前記ロール状物の中心軸に対して平行に移動し易くするためのガイド手段が設けられている請求項２に記載のロール状物の周面形状測定装置。

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