JP3262946B2 - 紙の伸縮度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一度に多数枚の紙片
を自動的に精度良く測定できる紙の伸縮度測定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】紙は、おかれている環境条件により、伸
縮し、この伸縮挙動を測定することは、紙の特性を設計
する上で非常に重要となる。

【０００３】従来は、紙の伸縮を測定するのには、主
に、マイクロゲージ式伸縮計等が用いられていた。この
伸縮計は、支柱を中心にして対向して回転可能に取り付
けられた上下二枚の円板を備え、下部円板には試料掴み
を固定して取付け、上部円板に可動試料掴みを備えるマ
イクロゲージを取付け、試料片（紙片）の一端を下部円
板の固定試料掴みで把持し、他端をマイクロゲージの可
動試料掴みで把持して、マイクロゲージの錘により試料
の弛みをなくし、マイクロゲージの指針が０点となるよ
うにセットした後、諸条件による紙の伸縮を測定するも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】上記従来例は上部円
板に取付けることができる測定装置の数に制限され、一
度に測定できる試料片の数も限定される問題があり、又
測定者がそれぞれのゲージの指示値を直読し、記録しな
ければならないため種々の条件、例えば温度、湿度を変
化させた時の紙の伸縮を測定する場合、測定者は何回も
温度、湿度を変化させ、一定時間経過後ゲージの指示値
を直読し、記録するといった作業をしなければならず、
測定に時間がかかり、作業能率はよくないのが現状であ
る。

【０００５】又、マイクロゲージは１０μｍの精度で、
測定精度としては満足できるものではないばかりか、マ
イクロゲージの錘を適当に選ばないと紙片の伸縮に影響
を与え、又少しの振動でもあると測定値に急激な変動が
起る等の問題があった。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】この発明は一度に多数
枚の試料片（紙片）の伸縮度を自動的に精度良く測定す
る紙の伸縮度測定装置を提供するものであり、その手段
として、回転駆動可に軸支された円形試料テーブルと、
該円形試料テーブルの上面と下面で開口し周方向に沿っ
て間隔的に多数配置された透光窓と、該透光窓を通して
レーザー光束を通過させるレーザー外径測定器とから成
り、上記各透光窓の上部開口面に置かれた試料片（紙
片）がこの透光窓を通過する上記レーザー光束の一部を
遮ることにより各試料片の寸法を測定する構成としたも
のである。

【０００７】そして上記試料片（紙片）は該紙片の周方
向の両側部を上記円形試料テーブル上面に支持して上記
透光窓の上部開口面を塞ぎ且つ上記透光窓の径方向の両
端を開口するように横架される。即ち上記透光窓はその
径方向巾が紙片の寸法測定巾より広巾にし、その周方向
巾を紙片の巾より小にし、各透光窓の周方向の上部開口
面に紙片を配置するようにする。 更に該紙片の上記両側
上面を押えて浮上りを抑止する試料押えを備える。該試
料押えは端部を円形試料テーブルにマグネット吸着して
該マグネット吸着部内側において上記紙片の伸縮を許容
しつつ上記浮上りを抑止する構成を有し、よって上記各
透光窓の上部開口面に置かれた紙片がこの透光窓を通過
する上記レーザー光束の一部を遮ることにより各紙片の
寸法を測定する。

【０００８】

【作用】この発明によれば、円形試料テーブルの透光窓
を通過するレーザー光束の一部を透光窓の上部開口面に
置かれた試料片が遮ることにより試料片の寸法が測定さ
れてレーザー光束による高精度の測定を行うことがで
き、しかも円形試料テーブルの回転駆動によって円形試
料テーブル上の試料片が次々に連続して自動的に測定さ
れるため、温度、湿度の変化に追随して生ずる試料片の
伸縮度の変化を連続的に測定することができ、かつ夜
間、休日を問わず継続的な測定が可能であり、測定の無
人化を図ることもでき、測定作業効率が大幅に改善され
る。

【０００９】又円形試料テーブルの周方向に沿って試料
片を多数置きレーザー光束を透過させる装置であるた
め、試料片を狭間隔で円形試料テーブルに配置して一度
に測定できる試料片の数を増加させることができ、従来
数以上の試料片の測定が連続して自動的に行える。

【００１０】又試料押えで各透光窓の上面開口に置かれ
た試料片の変位を抑止する手段を付加することにより適
正なる測定が行える。

【００１１】

【実施例】以下この発明の実施例を図１乃至図１０に基
いて詳細に説明する。

【００１２】１は伸縮度（寸法）測定に供される適宜の
寸法に裁断された試料片たる紙片を示し、２はこの試料
片１が多数枚置かれる円形試料テーブルである。

【００１３】円形試料テーブル２は、図２に示すように
金属又はプラスチック等から成る円板で、円形試料テー
ブル２の中央に設けた軸穴１２に駆動モーター３の軸
３′を連結して円形試料テーブル２を回転駆動可に軸支
する。

【００１４】この円形試料テーブル２には同試料テーブ
ル２の上面と下面で開口する矩形状の透光窓１０を試料
テーブル２の円周方向に沿って等間隔で多数配置する。

【００１５】各透光窓１０は、測定試料数をより多くす
るためにその長辺が円形試料テーブル２の中心部に向か
った（径方向に延びる）矩形にするのが好ましく、透光
窓１０の長辺を後記するレーザー光束１３の巾より大き
くする。

【００１６】又透光窓１０はその径方向巾が試料片１の
寸法測定巾より広巾にし、その周方向巾を試料片１の巾
より小にし、各透光窓１０の周方向の上部開口面に試料
片１を配置するようにする。

【００１７】つまり試料片１はその両側部を透光窓１０
の短辺側部の円形試料テーブル２上面で支持して透光窓
１０の短辺方向に横架して置かれる。換言すれば試料片
１を透光窓１０の上部開口面の中央付近を塞ぐように試
料テーブル２上面に置く。従って透光窓１０の径方向の
両端（長辺側の両端）は試料片１に塞がれず開口してい
る。

【００１８】この時円形試料テーブル２上への試料片１
の配置数は円形試料テーブル２の直径の大きさによって
異なるが、例えば直径５０ｃｍの円形試料テーブル２で
２０数枚の試料片１が配置できる。

【００１９】上記円形試料テーブル２に置かれた試料片
１は試料押え１５により浮上り、反り等の変位を抑止す
る。

【００２０】試料押え１５は図３及び図４に示すよう
に、試料片１の一側長より長い押えバーの両端に試料片
１の紙厚の約２倍厚のフィルムシートを試料片１の押え
巾にあわせて貼り付けたスぺーサー１５′を備え、試料
テーブル２の上面にマグネットシート１８を敷設して吸
着止させる。マグネットシート１８には試料テーブル２
の透光窓１０と同形状の透光窓１０を設けて双方の透光
窓１０を上下に連通させ、この透光窓１０の長辺（径方
向辺）方向に沿って試料押え１５を配し、透光窓１０の
上部開口面の中央付近を塞ぐように置いた試料片１の一
端耳部に一方のスぺーサー１５′を充がい、他方のスぺ
ーサー１５′をマグネットシート１８に充がって吸着止
させることにより、試料片１の一端を押え他端をフリー
の状態とする。

【００２１】又上記試料押え１５の他例として図５に示
すように、押えバー１５ａの端部にマグネット１５ｂを
取付けて着磁性材から成る円形試料テーブル２の上面に
対し吸着可とし、押えバー１５ａの延在部の途中に小パ
ッド１５ｃを設けて試料片１の適所を軽微な力で押える
ようにする。この試料押え１５は透光窓１０の上部開口
面に置かれた試料片１の伸縮を妨げないよう試料押え１
５のマグネット１５ｂ部内側と試料片１の端面との間に
約５０μｍ程度の僅かな間隙を存し、かつ弱圧で押えて
試料片１の変位を抑止するのが良い。上記試料押え１５
はマグネットゴムシートで形成できる。

【００２２】又円形試料テーブル２を例えばプラスチッ
ク等の樹脂材で形成する場合、マグネット片を円形試料
テーブル２に取付けるか、着磁性金属片を埋込む等して
試料押え１５を着磁性材で形成し使用に供する。

【００２３】上記説明した各試料押え１５は図６に示す
ように、矩形透光窓１０の短辺（周方向辺）と略平行に
配して試料片１の変位を抑止するようにしてもよい。

【００２４】又試料押え１５の他例として図７に示すよ
うに、クリップ１６を円形試料テーブル２上面の各透光
窓１０の端縁に固定するか又はマグネットにより着脱可
とし、試料片１の一端耳部をクリップ１６で挟持して押
えることにより試料片１の変位を抑止する。

【００２５】上記の如く試料押え１５，１６によって円
形試料テーブル２上の試料片１は矩形透光窓１０の上部
開口面を部分的に塞ぐように押えられる。

【００２６】図８乃至図１０は上記円形試料テーブル２
の他例であり、図８に示すように、円板の中央に駆動モ
ーター３の軸３′を連結せる軸穴１２を設けて回転駆動
可に軸支した円形試料テーブル２に、試料テーブル２の
上面と下面で開口し同試料テーブル２の外周縁で開放し
中央（軸穴１２）側で閉鎖する透光窓１０′を形成し、
この透光窓１０′の上記開放端側を連結部１７を介し連
結して径方向に分割せる分割透光窓１０′とする。

【００２７】上記分割透光窓１０′は試料テーブル２の
中央に向かう（径方向に延びる）矩形を呈し、その長辺
を後記するレーザー光束１３の巾より大にすると共に、
透光窓１０′の径方向巾を試料片１の寸法測定巾より広
巾にし、その周方向巾を試料片１の巾より小に形成し
て、試料テーブル２の円周方向に沿って等間隔で多数配
置する。

【００２８】円形試料テーブル２の上面には上記分割透
光窓１０′と同形状の透光窓１０′を有するマグネット
シート１８を試料テーブル２と同心円に吸着止して両透
光窓１０′を上下に連通させ、このマグネットシート１
８を介しその上面に金属製円板から成る試料片案内板１
９を同心円に吸着止する。

【００２９】案内板１９はその外周縁２０が上記分割透
光窓１０′の閉鎖端側と重なる小径の円板であり、案内
板１９の外周縁２０で開放し上記透光窓１０′の閉鎖端
側と略同形状の矩形口２１を周方向に沿って同一間隔で
設け、隣接する矩形口２１間の外周縁２０の略中間に試
料片１の位置決め用突起２２を設ける。

【００３０】この矩形口２１は円形試料テーブル２及び
マグネットシート１８の透光窓１０′の閉鎖端側と上下
に連通し、図９に示すように透光窓１０′上面に置いた
試料片１を案内板１９の外周縁２０に当接して径方向の
位置決めを行い、上記突起２２により試料片１の周方向
の位置決め及び隣接する試料片１との相対位置決めを行
って各試料片１と各透光窓１０′との位置決めを図る。

【００３１】これにより試料片１は透光窓１０′の開放
端側の一部と閉鎖端側の一部を開口して試料テーブル２
に置かれ、試料片１の中央付近下面を分割透光窓１０′
の上記連結部１７で支持しつつ、試料押え１５によって
試料片１の両側上面を押えて変位を抑止する。この時図
８に示すように試料押え１５の一端を案内板１９に片持
ち支持させ他端にスぺーサー１５′を介在して試料押え
１５と試料片１間に間隙を存し、スペーサー１５′部の
ポイント圧で試料片１を押える。

【００３２】上記した円形試料テーブル２には透光窓１
０′の内側付近に後記する赤外線検知装置等の検出器４
によって試料片１の測定始点を検出する透光穴１４を設
ける。

【００３３】５は透光窓１０，１０′の上面開口に置か
れた試料片１の伸縮度（寸法）を測定するレーザー外径
測定器を示し、このレーザー外径測定器５はレーザー光
を発射する半導体レーザー等の射光部５ａと、射光部５
ａから発射されたレーザー光をポリゴンミラー，反射ミ
ラー，コリメーターレンズを通し、平行光線とし、測定
物（試料片１）に当った後、受光レンズを通り受光素子
で受ける受光部５ｂから成り、レーザ光の明暗に応じた
電気信号に変換される。

【００３４】このレーザー光が遮られた影を生じている
時間の長さを演算することにより、寸法を測定する。

【００３５】レーザー外径測定器５の射光部５ａ及び受
光部５ｂは円形試料テーブル２に透光窓１０，１０′の
上位と下位に対向して配する。例えば透光窓１０，１
０′の上面側に射光部５ａを同下面側に受光部５ｂを配
して透光窓１０，１０′を介在して射光部５ａと受光部
５ｂとを互いに対向配置してレーザー光が透光窓１０，
１０′をその径方向において通過する構成とする。

【００３６】つまりレーザー外径測定器５の射光部５ａ
から発射されたレーザー光は、透光窓１０，１０′の長
辺と略平行且つ試料片１の径方向の測定巾より広巾な帯
状のレーザー光束１３として透光窓１０，１０′を通過
させ、図４及び図１０に示すように円形試料テーブル２
の透光窓１０，１０′の開口面に置かれた試料片１がそ
の光束１３を遮った影の長さ、即ち試料片１によって一
部塞がれた透光窓１０，１０′の長辺方向にあたる試料
片１の長さを測定することで試料片１の寸法が測定され
る。換言すれば矩形状の透光窓１０，１０′に取り付け
られた試料片１の、円形試料テーブル２の円周部から中
心部に向かう方向の寸法を測定する。

【００３７】上記レーザー外径測定器５はレーザー光の
走査速度が速く、測定に時間を要しない利点があり、又
光束１３の巾が６０ｍｍに対して０．１μｍの分解能が
あることから高信頼の測定データが得られる。

【００３８】上記レーザー光束１３を照射して円形試料
テーブル２上面に置いた多数枚の試料片１を測定する場
合、円形試料テーブル２を駆動モーター３により、連続
回転して測定する方式と、間欠回転して試料片１を測定
位置たるレーザー外径測定器５の配置位置に停止させ、
測定後次の試料片１を測定位置に移動させて測定を繰り
返す方式があるが、どちらの方法でも、精度の良い、作
業能率を向上させる紙・板紙の伸縮度測定装置を提供で
きる。

【００３９】連続回転して測定する方式の方が、間欠回
転して測定する方式よりも総合的に優れているので、連
続回転方式を例にして記述する。

【００４０】試料片１群の測定始点を検出する手段とし
て測定始点位置検出器４を配する。この検出器４は例え
ば赤外線検知装置等の光検出器から成り、円形試料テー
ブル２の上下に対向して射光部と受光部を対向配置す
る。そして透光窓１０，１０′の内側付近に測定始点検
出用の透光穴１４を設ける。

【００４１】又、測定始点検出方法は上記透過光による
方法、又は透光穴１４の代わりに反射板を設け、反射板
の反射光による方法等一般的な方法が用いられるが、必
ずしもこれらに限定されるものではない。

【００４２】試料片１を多数枚配置した円形試料テーブ
ル２を駆動モーター３により定速で回転させ、レーザー
外径測定器５で測定を開始する。測定始点位置を検出器
４が透光穴１４を感知してその信号を測定始点位置検出
器４とのインターフェース用ハードウェアーが収納され
た制御ボックス７に送り、これを経由してコンピュータ
ー８に転送する。

【００４３】コンピューター８はこの測定始点信号をも
って最初の測定する試料片１を認識する。試料片１が置
かれた円形試料テーブル２を連続回転させてレーザー外
径測定器５によって測定することは、言い換えれば、円
形試料テーブル２上を試料片１の有無に拘らずレーザー
光束１３を照射しつつ連続して測定を行なうことであ
る。

【００４４】レーザー外径測定器５は、透光窓１０，１
０′の開口部を測定している時は試料片１の寸法が測定
されて測定値の測定信号を出力するが、透光窓１０，１
０′以外の場所を測定している時はレーザー光束１３が
透過しないため、測定異常の状態信号を出力する。

【００４５】即ち、レーザー外径測定器５は、円形試料
テーブル２の透光窓１０，１０′の上に置かれた試料片
１がレーザー光束１３を一部遮る位置（即ち測定位置）
に達する度に試料片１の長さを測定し、測定データをコ
ントローラ部６を経てコンピューター８に送り、又試料
片１が測定位置に達しない間は測定異常の状態信号をコ
ントローラ部６を経てコンピューター８に送る。

【００４６】従って測定異常の状態信号は、円形試料テ
ーブル２の透光窓１０，１０′の等間隔配置によって測
定信号と交互に発生することになる。コンピューター８
では、状態信号から試料片１の測定信号だけを弁別す
る。

【００４７】一方、透光窓１０，１０′を試料片１が通
過する間の連続測定値は、試料片１が支柱を中心に円運
動をするために一定値とはならない。レーザー光束１３
が透光窓１０，１０′に達した当初は大きく、試料片１
の測定辺がレーザー光束１３と直角の位置に近づくに従
って小さくなり、直角に達した時が最も小さい値とな
り、直角から遠ざかるに連れて再び大きくなる。

【００４８】よって測定値の最も小さい値（最小値）が
試料片１の長さの正しい測定値となる。コンピューター
８では送られてきた連続測定値の最小値を算出して試料
片１の長さの測定値を得る。

【００４９】又測定始点から試料片１の測定値の有無を
計数することによって、試料片１の番号付けも同時にで
きる。このようにして試料片１多数枚を連続に測定し、
円形試料テーブル２が一回転して、再度、測定始点位置
の透光穴１４を検出器４が感知した時一回分の測定を終
了する。

【００５０】続けて測定する場合はこのまま測定を継続
すればよく、温度や湿度を変化させた時の試料片１の寸
法の変化を連続的に測定することができる。

【００５１】上記の如く、駆動モーター３により回転す
る円形試料テーブル２、及び試料片１の寸法を測定する
レーザー外径測定器５、試料測定始点検出器４を上記コ
ントローラ部６、制御ボックス７、コンピューター８で
制御すれば伸縮度測定装置１１の、夜間，休日の無人の
測定が可能となり、作業効率が大幅に改善されるもので
ある。

【００５２】

【発明の効果】この発明によれば、円形試料テーブルの
透光窓を通過するレーザー光束の一部を透光窓の上部開
口面に置かれた試料片が遮ることにより試料片の寸法が
測定されてレーザー光束による高精度の測定を行うこと
ができ、高信頼の測定結果が得られる。しかも円形試料
テーブルの回転駆動により円形試料テーブル上の試料片
が次々に連続して自動的に測定されるため、温度、湿度
に変化によって生ずる試料片の伸縮度の変化を連続的に
測定することができ、かつ夜間、休日を問わず継続的な
測定が可能であり、測定の無人化を図ることもでき、測
定作業効率が大幅に改善される。

【００５３】又円形試料テーブルの周方向に沿って試料
片を多数置きレーザー光束を透過させる装置であるた
め、試料片を狭間隔で円形試料テーブルに配置して一度
に測定できる試料片の数を増加させることができ、従来
数以上の試料片の測定が連続して自動的に行える。

【００５４】又試料押えで各透光窓の上面開口に置かれ
た試料片の変位を抑止する手段付加することにより適正
なる測定が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す紙の伸縮度測定装置を
概示する側断面図。

【図２】同伸縮度測定装置の円形試料テーブルを示す平
面図。

【図３】円形試料テーブルの透光窓上面に置かれた試料
片を試料押えにて押える状態を示す平面図。

【図４】図３におけるＩ−Ｉ線断面図。

【図５】試料押えの他例を示す断面図。

【図６】試料片の押え態様の他例を示す平面図。

【図７】試料押えの更に他例を示す断面図。

【図８】円形試料テーブルの他例を示す平面図。

【図９】図８に示す円形試料テーブルに試料片を置いた
状態の一部を拡大して示す平面図。

【図１０】図９におけるＩＩ−ＩＩ線断面図。

【符号の説明】

１ 試料片 ２ 円形試料テーブル ３ 駆動モーター ４ 試料測定始点検出器 ５ レーザー外径測定器 ６ コントローラ部 ７ 制御ボックス ８ コンピューター １０，１０′ 透光窓 １１ 紙の伸縮度測定装置 １２ 軸穴 １３ レーザー光束 １４ 透光穴 １５ 試料押え １５′ スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−149899（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動可に軸支された円形試料テーブル
   と、該円形試料テーブルの上面と下面で開口し周方向に
   沿って間隔的に多数配置された透光窓と、該透光窓を通
   してレーザー光束を通過させるレーザー外径測定器とか
   ら成り、試料片（紙片）は該紙片の周方向の両側部を上
   記円形試料テーブル上面に支持して上記透光窓の上部開
   口面を塞ぎ且つ上記透光窓の径方向の両端を開口するよ
   うに横架され、更に該紙片の上記両側上面を押えて浮上
   りを抑止する試料押えを備え、該試料押えは端部を円形
   試料テーブルにマグネット吸着して該マグネット吸着部
   内側において上記紙片の伸縮を許容しつつ上記浮上りを
   抑止する構成を有し、上記各透光窓の上部開口面に置か
   れた紙片がこの透光窓を通過する上記レーザー光束の一
   部を遮ることにより各紙片の寸法を測定する構成を有す
   ることを特徴とする紙の伸縮度測定装置。