JP2018151220A - 浮上装置及びテンション検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質体を用いて被測定物に流体を噴射する場合において流体が検出孔に直接流入することを抑制する。【解決手段】多孔質体の表面から被検出物に向けて噴射した流体を多孔質体に形成された検出孔から取り込むことにより被検出物の浮上圧を検出し、検出孔は周面に流体に対する遮蔽壁を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、浮上装置及びテンション検出装置に関する。

下記特許文献１には、多数の吐出孔及び背圧検出孔が形成されたフロータを備え、吐出孔から被測定物に向けて空気を噴射することにより当該被測定物をフロータの上面から浮上させると共に、背圧検出孔に流入する空気の圧力を圧力センサで検出することにより被測定物の重量や厚さを測定する非接触流体測定装置が開示されている。また、この特許文献１には、上記フロータに多孔質体を採用することが記載されている。すなわち、特許文献１には、多孔質体が有する無数の連通孔を吐出孔として利用することが開示されている。

特開２００１−０３３２２９号公報

ところで、多孔質体には全体として無数の連通孔が形成されているので、フロータを構成する母材に機械加工等によって多数の吐出孔を形成する必要がなく、よってフロータを比較的安価に製造することが可能である。

しかしながら、多孔質体には連通孔が全体として無数に分散しているので、被測定物に向けて噴射されるべき空気が背圧検出孔（検出孔）に直接流入(つまり、背圧検出孔の延伸方向に対し、側面から流体が流入)することが懸念される。そして、このような現象が発生した場合、検出孔に直接流入する空気は、被測定物の状態を必ずしも反映したものとはならないので、被測定物の重量や厚さ等の測定精度が著しく低下する恐れがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、多孔質体を用いて被測定物に流体を噴射する場合において流体が検出孔に直接流入することを抑制することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、浮上装置に係る第１の解決手段として、支持面を備える多孔質体と、前記多孔質体に浮上ガスを供給する，ガス供給装置と、前記支持面に設けられた開口と、前記開口から延伸し、前記多孔質体に形成された貫通孔と、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に包囲され，前記開口の開口面まで延伸する筒状体と、前記筒状体と連通する、圧力センサとを備える、という手段を採用する。

本発明では、浮上装置に係る第２の解決手段として、前記筒状体はフランジ面を備え、
前記フランジ面は、前記多孔質体もしくは前記多孔質体に延接された部材に当接している、という手段を採用する。

本発明では、浮上装置に係る第３の解決手段として、多孔質体の表面から被検出物に向けて噴射した流体を前記多孔質体に形成された検出孔から取り込むことにより前記被検出物の浮上圧を検出し、該浮上圧に基づいて前記流体の噴射量を調節する浮上装置であって、前記検出孔は、周面に前記流体に対する遮蔽壁を備える、という手段を採用する。

本発明では、浮上装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記遮蔽壁は、前記多孔質体の貫通孔に嵌合する管状部材によって形成される、という手段を採用する。

本発明では、浮上装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記管状部材は、前記多孔質体の背面側に当接するフランジ部を備える、という手段を採用する。

本発明では、浮上装置に係る第６の解決手段として、上記第４または第５の解決手段において、前記管状部材は、前記多孔質体の背面側に接続チューブの先端が装着される装着部を備える、という手段を採用する。

本発明では、浮上装置に係る第７の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記遮蔽壁は、前記多孔質体の貫通孔に形成された被膜によって形成される、という手段を採用する。

本発明では、テンション検出装置に係る解決手段として、上記第１〜第７のいずれかの解決手段に係る浮上装置を備え、前記浮上圧を前記被検出物に作用する張力として検出する、という手段を採用する。

本発明によれば、多孔質体を用いて被測定物に流体を噴射する場合において流体が背圧検出孔に流入することを抑制することが可能である。

本発明の一実施形態に係るテンション検出装置及び浮上装置の全体構成を示す正面図（ａ）及び要部側面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態に係るテンション検出装置及び浮上装置の要部断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るテンション検出装置は、帯状のシートＷをテンション（張力）の被検出物とするものである。例えば図１は、シートＷを長手方向に走行させる走行装置の一構成例である。すなわち、このテンション検出装置は、シートＷの走行系路上に設けられ、当該シートＷはテンション検出装置の支持面Ｆに、浮上状態で支持されている。テンション検出装置は当該支持面Ｆに支持されるシートＷの背圧を計測する事で、シートＷのテンションを検出する。

本実施形態におけるテンション検出装置は、図１（ａ）に示すように、エアーターンバー２、浮上エアー供給部３及び背圧検出器４を備えている。また、搬送経路上には、シートＷをガイドするガイドローラ１Ａ，１Ｂを備える。ガイドローラ１Ａ，１Ｂは、同一の回転半径を有し、所定距離を隔てて平行対峙するフリーローラである。これら一対のガイドローラ１Ａ，１Ｂは、シートＷの走行方向（長手方向）に直交する方向（図１（ａ）の紙面に垂直な方向）を回転軸とすると共に、円筒状の周面（円筒面）がシートＷと接触する接触面である。

ガイドローラ１Ａ，１Ｂには、シートＷが所定の巻付角をもって巻き付けられている。

エアーターンバー２は、ガイドローラ１Ａ，１Ｂの中間位置に設けられている。エアーターンバーは、半円柱状の部材であり、シートＷの搬送方向と支持面の垂線方向で構成される面による断面において略円弧状となる支持面Ｆを備える。ただし、支持面は搬送方向を直交する断面において略円弧状であることは必須の構成ではなく、例えば搬送方向に離隔する２つの曲面と、当該二つの曲面をつなぐ平坦な面により支持面を構成することも可能である。このエアーターンバー２は、軸心が一対のガイドローラ１Ａ，１Ｂの回転軸と同一方向に設定されており、また図１（ａ）に示すようにシートＷが所定の巻付角をもって噴射面Ｆ（半円柱面）に巻き付くように一対のガイドローラ１Ａ，１Ｂに対して位置設定されている。すなわち、ガイドローラ１Ａ，１Ｂの接平面から支持面突出して配置されている。あるいは、シートＷは、搬送方向を直交する断面において、シートＷのエアーターンバー２に支持される面から見て、エアーターンバー２側に曲率中心を持ち転向しているともいえる。

このエアーターンバー２は、浮上エアー供給部３から供給された浮上エアー（流体）を支持面ＦからシートＷに向けて噴出することでシートＷと非接触状態で支持される。また、エアーターンバー２には、図１（ｂ）に示すように、軸心方向(すなわち搬送幅方向)に離隔した３つの検出孔２ａ，２ｂ，２ｃが形成されている。これら３つの検出孔２ａ，２ｂ，２ｃは、各々に接続チューブ５ａ，５ｂ，５ｃを介して浮上圧検出器４に接続されている。浮上圧検出器４は、支持面Ｆに支持されたシートＷと支持面Ｆの間の背圧を計測する。本開示の各接続チューブ５ａ，５ｂ，５ｃは、例えば樹脂チューブのような可撓性を有する素材で形成されているがこれ限られず、金属製のチューブ等を使用することもできる。

このような３つの検出孔２ａ，２ｂ，２ｃは、図１（ｂ）に示すようにシートＷの搬送幅方向における中央近傍及び両端近傍に対応する位置に設けられている。すなわち、３つの検出孔２ａ，２ｂ，２ｃのうち、検出孔２ａはシートＷの幅方向における左端近傍に位置し、検出孔２ｂはシートＷの幅方向における中央近傍に位置し、また検出孔２ｃはシートＷの幅方向における右端近傍に位置する。

浮上圧検出器４は、上記接続チューブ５ａ，５ｂ，５ｃを介してエアーターンバー２に接続されており、エアーターンバー２の検出孔２ａ，２ｂ，２ｃ及び接続チューブ５ａ，５ｂ，５ｃを介して流入する浮上エアーの背圧をシートＷの浮上圧として検出する。より詳しくは、浮上圧検出器４は、エアーターンバー２の検出孔２ａ，２ｂ，２ｃに対応する３つの圧力センサ４ａ，４ｂ，４ｃを備えている。これら３つの圧力センサ４ａ，４ｂ，４ｃのうち、圧力センサ４ａは接続チューブ５ａを介して検出孔２ａに接続され、圧力センサ４ｂは接続チューブ５ｂを介して検出孔２ｂに接続され、また圧力センサ４ｃは接続チューブ５ｃを介して検出孔２ｃに接続されている。

このような圧力センサ４ａは、検出孔２ａにおけるシートＷの背圧、つまり幅方向におけるシートＷの左端近傍におけるシートＷの浮上圧を検出する。また、圧力センサ４ｂは、検出孔２ｂにおけるシートＷの浮上圧、つまり幅方向におけるシートＷの中央近傍におけるシートＷの浮上圧を検出する。さらに、圧力センサ４ｃは、検出孔２ｃにおけるシートＷの浮上圧、つまり幅方向におけるシートＷの右端近傍におけるシートＷの浮上圧を検出する。すなわち、搬送幅方向に離隔して支持面Ｆに設けられた検出孔と、各検出孔と連通するチューブと、各チューブに接続された圧力センサにより、搬送幅方向の異なる位置におけるシートＷの背圧の分布を計測することが出来る。

ここで、上記エアーターンバー２について、さらに詳細を説明する。図２は、上記エアーターンバー２の詳細構成を示すものであり、検出孔２ａの近傍部位の構成を示す要部断面図である。このエアーターンバー２は、略半円柱状のエアーチャンバ２ｄの半円柱面に、当該半円柱面と同形状かつ所定厚を有する半円環状の多孔質体２ｅが設けられたものである。すなわち、多孔質体２ｅの露出する面が支持面Ｆとなっており、その背面がエアチャンバ―に対向する。上記検出孔２ａは、多孔質体２ｅの支持面Ｆから延伸し、多孔質体２ｅのエアーチャンバ２ｄと対向する背面の開口まで延伸する貫通孔Ｈを備える。また、エアーチャンバ２ｄには、多孔質体２ｅの貫通孔の開口と対向して開口が設けられている。また、エアーチャンバ２ｄの背面２ｆにも同様に開口か設けられている。本実施形態においては、支持面Ｆの開口と、多孔質体２ｅの背面の開口、多孔質体２ｅの背面の開口と対向するエアーチャンバ２ｄの開口及び、エアーチャンバ２ｄの背面２ｆの開口は一つの直線上に配置されている。すなわち、多孔質体２ｃの表面の支持面とエアチャンバ―２ｄの背面２ｆをつなぎ貫通孔Ｈが構成されている。

この貫通孔Ｈには、図示するように管状部材６（筒状体）が嵌合されている。管状部材６は、第１管部６ａ（遮蔽壁）、第２管部６ｂ（装着部）及びフランジ部６ｃを備えている。つまり、管状部材６のフランジ部のフランジ面から第１管部６ａが延伸し、第１管部６ａが延伸するフランジ面の背面側から、第２管部６ｂ（装着部）が延伸している。なお、フランジ部には第１管部６ａ（遮蔽壁）と第２管部６ｂ（装着部）を連通する貫通孔を備える。第１管部６ａは、上記貫通孔Ｈに嵌入される直管部位である。すなわち、エアチャンバ―２ｄの背面２ｆの開口面から、支持面Ｆの開口面まで延伸している。第１管部６ａは、上記貫通孔Ｈの長さと略同一な管長を有する。つまり、この第１管部６ａは、検出孔２ａの開口面まで延伸している。この第１管部６ａは、浮上エアーに対して遮蔽壁として機能する部位である。

第２管部６ｂは、第１管部６ａと同軸上かつ反対側に設けられた直管部位であり、接続チューブ５ａが嵌合され、シールされる。なお、本実施形態のチューブ５ａは、その内周面が第２管部６ｂの外周面と当接する形で嵌合されている。フランジ部６ｃは、第１管部６ａと第２管部６ｂとの間に位置し、第１管部６ａ及び第２管部６ｂの半径方向に円盤状に突出する円板状突出部である。

このような管状部材６は、第１管部６ａの先端が多孔質体２ｅの表面であるエアーターンバー２の支持面Ｆと面一となるように、エアーチャンバ２ｄ及び多孔質体２ｅの貫通孔Ｈに嵌合している。すなわち、第１管部６ａを貫通孔Ｈに嵌入した場合にフランジ部６ｃの外周部がエアーチャンバ２ｄの背面２ｆ（多孔質体２ｅの背面側）に当接することにより、第１管部６ａの貫通孔Ｈに対する嵌入長さが規制される。本実施形態では、多孔質体２ｅに、フランジ部６ｃのフランジ面が当接している。しかし、これに限らず、多孔質体２ｅに延接された部材（つまり、多孔質体と可動部を介さずに、組付けられている一連の部材）であれば、多孔質体２ｅとの相対的な位置関係の変動はほぼなく、フランジ部６ｃを取り付けることが可能である。特に、フランジ面が支持面と対向していると、取付け性がよい。

エアーチャンバ２ｄは、図示しない接続具によって浮上エアー供給部３と接続されており、当該浮上エアー供給部３から浮上エアー（圧縮エアー）が供給される。また、このエアーチャンバ２ｄの表面２ｇつまり多孔質体２ｅとの当接面には多数の穴（供給穴）が形成されている。このエアーチャンバ２ｄは、浮上エアー供給部３から供給された浮上エアーを供給穴を介して多孔質体２ｅの背面に供給する。

多孔質体２ｅは、無数の連通孔が均一に形成された材料からなる半円環状部材である。すなわち、多孔質体２ｅは、背面と表面（噴射面Ｆ）とを結ぶ無数の連通孔を備える。したがって、エアーチャンバ２ｄから多孔質体２ｅの背面に供給された浮上エアーは、多孔質体２ｅの各連通孔を経由して表面（噴射面Ｆ）からシートＷに向けて噴出される。

このように構成されたテンション検出装置は、多孔質体２ｅの表面（噴射面Ｆ）からシートＷ（被検出物）に向けて噴射した浮上エアー（流体）を多孔質体２ｅに形成された３つの検出孔２ａ，２ｂ，２ｃから取り込むことによりシートＷの浮上圧を検出する。また、このテンション検出装置兼浮上装置は、シートＷの浮上圧をシートＷに作用するテンションを示すテンション検出信号として外部に出力する。

次に、このようなテンション検出装置（浮上装置）の動作について、詳しく説明する。

このテンション検出装置では、浮上エアー供給部３がエアーターンバー２に浮上エアーを供給することにより、シートＷをエアーターンバー２の支持面Ｆから浮上する。そして、シートＷは、この浮上した状態つまり非接触状態でエアーターンバー２を通過し、ガイドローラ１Ａからガイドローラ１Ｂに向けて走行する。

上記浮上圧検出器４は、シートＷの幅方向における３ヶ所つまりシートＷの左端近傍、中央近傍及び右端近傍における浮上圧を個別に検出する。

上記浮上エアーは、図２に示すようにエアーターンバー２の多孔質体２ｅの表面である支持面ＦからシートＷの片面に向けて噴射され、支持面ＦとシートＷの片面の間には圧力分布を持った空気の層が形成される。当該空気の層の圧力分布は、シートＷに対向する検出孔２ａ，２ｂ，２ｃから取り込まれ、各接続チューブ５ａ，５ｂ，５ｃを介して各圧力センサ４ａ，４ｂ，４ｃによって計測される。これにより、搬送幅方向に異なる位置の圧力の値が計測され、搬送幅方向における背圧の分布を計測することが出来る。

ここで、３つの検出孔２ａ，２ｂ，２ｃは、何れもエアーチャンバ２ｄ及び多孔質体２ｅに形成された貫通孔Ｈに管状部材６を嵌合させることによって構成されているので、多孔質体２ｅから検出孔２ａ，２ｂ，２ｃ内に浮上エアーが直接流れ込むことがない。これに対して、多孔質体２ｅの貫通孔Ｈの表面は多孔質体２ｅが本来的に有する無数の連通孔が露出したものとなるので、例えば管状部材６を省略した場合に、浮上エアーは、連通孔を介して多孔質体２ｅの貫通孔Ｈ内に直接流れ込むことになる。この貫通孔Ｈ内に直接流れ込んだ浮上エアーは、シートＷの浮上圧を反映したものではないので、各圧力センサ４ａ，４ｂ，４ｃは、正常な浮上圧を検出することができない。

すなわち、本実施形態に係るテンション検出装置（浮上装置）によれば、各検出孔２ａ，２ｂ，２ｃが各々に管状部材６を備えるので、多孔質体２ｅの貫通孔の周方向側面から流出する浮上エアーが各検出孔２ａ，２ｂ，２ｃに直接流れ込むことを抑制することが可能である。そして、本実施形態に係るテンション検出装置（浮上装置）によれば、これによって各圧力センサ４ａ，４ｂ，４ｃでより正確な浮上圧を検出することが可能である。

また、本実施形態における管状部材６は、単純な管状ではなくフランジ部６ｃを備えているので、エアーチャンバ２ｄ及び多孔質体２ｅの貫通孔Ｈに管状部材６を嵌入した場合に第１管部６ａの先端が多孔質体２ｅの噴射面Ｆと面一となる。すなわち、本実施形態に係るテンション検出装置（浮上装置）によれば、第１管部６ａの先端が多孔質体２ｅの噴射面Ｆから突出してシートＷに接触することを抑制することが可能である。

さらに、本実施形態における管状部材６はフランジ部６ｃを備えているので、各接続チューブ５ａ，５ｂ，５ｃを各検出孔２ａ，２ｂ，２ｃの第２管部６ｂに接続する際に、フランジ部６ｃにおける第２管部６ｂ側の面が平坦な受け面として機能する。したがって、本実施形態に係るテンション検出装置（浮上装置）によれば、各接続チューブ５ａ，５ｂ，５ｃを管状部材６に確実に接続することが可能である。

このテンション検出装置では、各圧力センサ４ａ，４ｂ，４ｃが検出したシートＷの浮上圧は、シートＷの左端近傍、中央近傍及び右端近傍においてシートＷに作用する張力（テンション）の検出値として外部に出力される。すなわち、シートＷの浮上圧は、シートＷに作用する張力（テンション）に依存して変化する物理量である。本実施形態に係るテンション検出装置（浮上装置）によれば、シートＷの左端近傍、中央近傍及び右端近傍においてシートＷに作用する張力、つまりシートＷの幅方向における張力分布を検出することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、貫通孔Ｈに管状部材６を嵌合させることによって浮上エアーが検出孔２ａ，２ｂ，２ｃに直接流れ込むことを抑制したが、本発明はこれに限定されない。例えば管状部材６に代えて、貫通孔Ｈの表面に遮蔽壁として機能する被膜を形成しても良い。この被膜としては、メッキ等によって貫通孔Ｈの表面に形成された金属皮膜あるいは塗装等によって貫通孔Ｈの表面に形成された樹脂被膜が考えられる。

（２）上記実施形態では、本発明に係る浮上装置をテンション検出装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明に係る浮上装置は、シートＷに作用する張力（テンション）を検出すること以外の各種用途に適用することが可能である。すなわち、上記実施形態における一対のガイドローラ１Ａ，１Ｂは、必須の構成要件ではなく、必要に応じて設けられる選択的構成要件である。

（３）上記実施形態では、浮上エアーつまり空気を多孔質体２ｅの表面（噴射面Ｆ）からシートＷ（被検出物）に向けて噴射する流体として用いたが、本発明はこれに限定されない。空気に換えて所定の不活性ガス、例えば窒素ガスを用いても良い。

１Ａ，１Ｂ ガイドローラ
２ エアーターンバー
２ａ，２ｂ，２ｃ 検出孔
２ｄ エアーチャンバ
２ｅ 多孔質体
２ｆ 背面
２ｇ 表面
３ 浮上エアー供給部
４ 浮上圧検出器
４ａ，４ｂ，４ｃ 圧力センサ
５ａ，５ｂ，５ｃ 接続チューブ
６ 管状部材（筒状体）
６ａ 第１管部（遮蔽壁）
６ｂ 第２管部（装着部）
６ｃ フランジ部
Ｆ 支持面（半円柱面）
Ｈ 貫通孔
Ｗ シート

Claims (8)

1. 支持面を備える多孔質体と、
   前記多孔質体に浮上ガスを供給するガス供給装置と、
   前記支持面に設けられた開口と、
   前記開口から延伸し、前記多孔質体に形成された貫通孔と、
   少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に包囲され、前記開口の開口面まで延伸する筒状体と、
   前記筒状体と連通する、圧力センサと
   を備える浮上装置。
2. 前記筒状体はフランジ面を備え、
   前記フランジ面は、前記多孔質体もしくは前記多孔質体に延接された部材に当接している請求項１に記載の浮上装置。
3. 多孔質体の表面から被検出物に向けて噴射した流体を前記多孔質体に形成された検出孔から取り込むことにより前記被検出物の浮上圧を検出する浮上装置であって、
   前記検出孔は、前記流体に対する遮蔽壁を備える浮上装置。
4. 前記遮蔽壁は、前記多孔質体の貫通孔に嵌合する管状部材によって形成される請求項３に記載の浮上装置。
5. 前記管状部材は、前記多孔質体の背面側に当接するフランジ部を備える請求項４に記載の浮上装置。
6. 前記管状部材は、前記多孔質体の背面側に接続チューブの先端が装着される装着部を備える請求項４または５に記載の浮上装置。
7. 前記遮蔽壁は、前記多孔質体の貫通孔に形成された被膜によって形成される請求項３に記載の浮上装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の浮上装置を備え、前記浮上圧を前記被検出物に作用する張力として検出することを特徴とするテンション検出装置。

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