JP3268450B2

JP3268450B2 - 片持ち梁トランスデューサ

Info

Publication number: JP3268450B2
Application number: JP29811899A
Authority: JP
Inventors: カレンドリアチエリー
Original assignee: クリーブランドモーションコントロールズインコーポレーテッド
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2002-03-25
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP2001116634A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に連続的に動く
ウェブにおける張力を測定し表示するための監視装置に
関し、さらに詳しくは、速く動くウェブ内の張力を検出
して該張力に関する信号を発生する装置に関するもので
ある。

【０００２】本発明は米国特許第３，２６０，１０６
号、３，７６３，７０１号、４，０５２，８９１号、
４，２８１，５３９号、４，３２６，４２４号、４，６
７４，３４１号、４，７３５，１０２号、４，２８４，
００４号および第４，７９６，４７４号に開示されたト
ランスデューサにおける改良に関するものである。これ
らの特許の開示内容は本明細書中、参考文献として取り
入れられている。

【０００３】

【従来の技術と発明が開発すべき課題】ウェブ取り扱い
プロセスにおいて、ここで織物・紙・金属のような曲げ
やすい素材のウェブが軸上に固定または回転可能に支持
された案内ロールの回りに部分的に高速で連続的に通過
するとき、手動または自動制御機器によって進められる
ウェブ張力測定に対応して、動くウェブ内の張力でロー
ル上に働く横方向の力すなわち半径方向の力を測定可能
で、ウェブ張力への調整を続けさせられるトランスデュ
ーサによって軸の一端あるいは両端を支えることが知ら
れている。これらの公知のウェブ張力測定デバイスは、
固定フレーム上に装着された歪片持ち梁（カンチレバ
ー）の形をしたセンサから慣例的になり、該センサの曲
がり得る自由端は薄い曲がり得る鋼ダイヤフラムか自己
整列ベアリングのような軸回転接続を通して案内ロール
軸の端に結合されて支持される。歪片持ち梁に付着され
て電気回路に接続された歪ゲージは、動くウェブ内の瞬
間張力を表すウェブ張力による梁偏位を表す連続電気信
号を発生する。これらの測定デバイスの多くは、実際小
さな力の変動をも検出するので、応答曲線は望ましくな
いヒステリシス・ループをその中に有している。これは
軸と可動面板との間の蝶番または継手接続における摩擦
によって引き起こされたものである。こうして、ウェブ
上の張力が増すと、梁がたわむので、その伸びた軸がロ
ーラー軸に対して離れていく。これは蝶番接続によって
支持される。この接続における望ましくない摩擦が、ウ
ェブ張力の増すとき、梁のたわみに抗するように作用す
る偶力を生じた。それにより、歪ゲージにかかる応力を
減少させ、残留張力信号を減らした。ウェブ張力が減小
し、梁が荷重をなくしたので、蝶番接続における摩擦に
よって偶力が生じ、反対方向に作用して残留張力信号を
増した。これらの信号における差異により、応答曲線に
ヒステリシス・ループが生じ、極めて臨界的な適用に対
してセンサを不十分にさせる。

【０００４】これらの問題を克服するため、センサは一
対の平行に離れたアームまたは梁からなり、各梁が底板
に一端で接続され、他端で面板に接続され、該面板がウ
ェブ・ローラの軸に接続された。この一対の梁センサが
かけられると、面板から伸びた軸が非荷重軸に平行に残
り、梁のたわみのため偶力が生じなかった。したがっ
て、高価なベアリング接続と、軸とセンサ間の剛体接続
をなくすことが可能だとわかった。このような工夫は、
たとえヒステリシス・ループが残ったとしても、一つの
改良であった。しかし、特にウェブ・ローラが実質的に
相当な長さをもっていたとき、ローラ軸がウェブ張力に
よってその長さ全体にわたってたわみ、その伸びた軸が
もはや面板の伸びた軸に対して平行ではないことがわか
った。これにより梁の一方に長手方向に張力を与え、他
方の梁の長手方向に圧力を与える。これらの力はたわみ
力と同じように歪ゲージに影響し、不正確な結果をもた
らし、応答曲線にヒステリシスを与えた。さらに、この
配置は、軸および／または伸長・縮小の非整列を受け入
れなければならないという困難があった。米国特許第
４，３２６，４２４号、４，６７４，３４１号および
４，７９６，４７４号に開示されている軸に対する連結
配置はこれらの問題の多くを克服する。これらのウェブ
張力センサはそのようなデバイスの組立てと構造を非常
に簡単にし、ヒステリシスや軸伸長、ローラ非整列に伴
う問題を実質的に減らすけれども、これらのデバイスは
すべて、特定の応用に対する慣例的な製造を必要とす
る。これは、軸にかかる半径方向の力が軸の長さに依存
することを監視するデバイスからくる結果である。よっ
て、各センサは慣例的に製造され、ある特定用途のため
に設計されねばならない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記および他の
問題を克服する新規で改良された動ウェブ張力センサー
およびトランスデューサを意図し、荷重軸の長さに依存
しないでウェブ張力を監視し測定するためのウェブ張力
配列を提供するものである。このウェブ張力配列は、比
較的簡単で容易に組立できる構造をもち、比較的低いヒ
ステリシスをもち、ウェブ張力測定の精度に大きく影響
することなく、軸伸長と案内ロール非整列を収容できる
ウェブ張力監視・測定デバイスを提供する。

【０００６】本発明によれば、ウェブ張力機におけるロ
ーラのための歪梁センサ配列から提供され、該配列はウ
ェブ取り扱い装置のフレーム上に装着されるべき底板
と、ウェブ・ローラの軸を支持する可動板をもつ一対梁
タイプのトランスデューサからなる。このトランスデュ
ーサは、梁の少なくとも一方に載せられた歪ゲージを有
する。この歪ゲージは電気回路につながれて、軸の長さ
に依存しないで、ウェブ・ローラ軸にかかる半径方向の
力を測定する。

【０００７】本発明の他の面によれば、このトランスデ
ューサは一対の伸びる離れた梁を有する。この歪梁は、
ウェブ・ローラ軸の回りに対称的に配置されることが好
ましい。歪梁は、鏡像関係にあることが好ましい。ま
た、互いに平行であることが好ましい。ある特定の実施
例において、梁は一端から他端へブロック部材を貫通し
て平行で重なり続く関係に伸び、ブロック部材の完全に
内側に、中心軸の反対側に対称的に位置し、一対の歪梁
を形成するためブロック部材の頂面と底面に隣接して側
方に伸びる内側通路をドリルで開けて形成する。ドリル
穴の塊配列を開けることにより、センサ梁ブロック部材
内に形成されることが好ましい。

【０００８】本発明の他の面によれば、トランスデュー
サの歪梁は一対の実質的に平行に伸びる離れた梁からな
り、一つの梁が梁上の歪を測定するための複数のセンサ
を有する。梁は２つのセンサを有することが好ましい。
本発明のさらに他の面によれば、歪梁の双方の梁は二つ
の梁上の歪を測定するため二つのセンサを有する。

【０００９】本発明の他の面によれば、ベアリングをも
たない剛体結合が歪梁のたわみ得る端の上に案内ロール
支持軸を付ける。

【００１０】本発明の主な目的は、組立と解体が容易な
最小数の容易に経済的に組み立てられた部材からなる比
較的簡単な形状をもち、さまざまなウェブ・ローラ軸に
かかる半径方向の力を測定できる新規で改良されたウェ
ブ張力測定デバイスを提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、ローラの長さに依存
することなくウェブ・ローラ軸にかかる半径方向の力を
測定できるウェブ張力測定デバイスを提供することにあ
る。

【００１２】さらに他の目的は、ウェブ張力測定デバイ
スに使われる一対梁タイプの容易に安価に組み立てられ
る歪梁の構造の新規な形状を提供することにある。

【００１３】さらに他の本発明の目的は、さまざまな形
状のトランスデューサをさまざまなタイプの支持フレー
ム上に装着するため容易に適用できるウェブ張力測定ト
ランスデューサの歪梁のための万能タイプの収納ハウジ
ングを提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的と効果は、以下の実施例
の詳細な説明と添付図面から明らかになるであろう。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照するがこれらは本発明の実
施例を説明するためだけのものであり、これと同一の内
容に限定する目的のものではない。図１はウェブ取り扱
い装置を長手方向に連続的に動くウェブ１０を示してい
る。該装置は、フレーム１２、水平方向に伸びる一対の
平行に離れた遊びローラ１４・１６、および遊びローラ
１４・１６の面から離れて（たとえば上方に）、かつそ
れらの間に置かれてそれらと平行に伸びるウェブ張力案
内ロール（ローラ）１８からなり、案内ロール１８上を
ウェブ１０が動くとき、遊びローラ１４・１６の面に平
行な正常な動線からウェブ１０が変位し、案内ロール１
８の回りに一部巻き付く。こうして、ウェブ１０内の張
力は案内ロール１８に対して下方に力を作用し、この力
の方向はウェブに対する角度に依存する。こうして、案
内ロール１８に対してウェブの張力によって作用する力
は、垂直下方に向かう。ウェブ取り扱い装置は従来のも
ので、本発明に関する部材のみ概略的に示してある。

【００１６】案内ロール１８は一端で、水平方向に平行
に伸びている支持軸２０上に支持されている。軸２０は
装置の側部フレーム部１２から横方向に伸び、この軸の
端部は本発明に従うようにして力検知部材すなわちトラ
ンスデューサＡによってフレーム部に対して支持されて
いる。

【００１７】図２において、力検知部材はセンサ梁Ａか
らなり、ベースとプレート３０・３２をもち、一対の平
行に離れたアーム３４・３６によって軸２０の横方向に
平行に離れた関係に置かれ、該アーム３４・３６は比較
的薄い板形状をして、荷重のかからない状態で軸２０の
対向側に好ましくは等距離で、フラットで平行で側方に
離れて（たとえば垂直方向に離れて）置かれている。こ
れらのアーム３４・３６は溶接やボルト締め、ネジ止め
等によってプレート３０・３２に各端で止められてい
る。

【００１８】図２で、プレート３０・３２とアーム３４
・３６は、カップ状ベースすなわちハウジング４２の円
筒状中空内部すなわち開端チャンバ４０の中に装着され
ている。プレート３０は溶接やボルト締め、ネジ止め等
によってハウジング４２に固着されることが好ましい。
ハウジング４２は装置のフレーム１２上に装着され、チ
ャンバ４０の開端が支持軸２０の端部に面している。ハ
ウジング４２がフレーム１２上に装着されているので、
アーム３４・３６は荷重のかからない状態で支持軸２０
の中心Ｘに関して対向する側に平行に伸びる各水平面内
にフラットに置かれ、該水平面はウェブ１０の張力のた
め、案内ロール１８とその支持軸２０にかかる力の方向
に垂直に置かれている。こうして、ウェブ張力による力
が案内ロール１８に対し垂直下方に向かっているので、
アーム３４・３６が水平面内にフラットに置かれなが
ら、ハウジング４２がフレーム１２上に装着されてい
る。歪梁すなわちアーム３４・３６はベース・プレート
３０のアンカー端に片持ち梁で装着されているので、他
端はフリーで、ウェブ１０内の張力によって支持軸２０
にかかる下向きの力によって可動プレート３２に力がか
かるとき、下向きにたわむ。可動プレート３２への下向
きの力が増すと、ベース・プレート３０に隣接するアー
ム３４・３６の上面が張力の増す状態になり、その間、
その下面は圧力の増す状態になる。逆に、可動プレート
３２にかかる下向きの力が減ると、アーム３４・３６の
上面は張力の減る状態になり、その間、下面は圧力の減
る状態になる。

【００１９】図２のように、可動プレート３２は円筒状
チャンバすなわち孔壁４４の直径よりもいくらか小さな
直径を有しているので、支持軸２０にかかるウェブ張力
による力によってアーム３４・３６および可動プレート
３２の下向き変位のある限られた量を許すため、孔壁４
４との間にわずかなクリアランスを与えている。チャン
バ４０の孔壁４４はこうして、装置が可動プレート３２
の周辺と組み合って作動している間、機械的なストッパ
ーとして働いて、過度に下向きに変位するのを防ぎ、ア
ーム３４・３６に荷重がかかり過ぎるのを防ぐ。

【００２０】支持軸２０の端５６は、装着配列によって
連結され支持されている。該配列は、突起５２に連結し
たカップ状端受け器５０を有することが好ましく、軸端
に固着された連結部材から端５６の中心端方向に突き出
している。突起５２は好ましくは溶接やボルト締め、ネ
ジ止め等によってプレート３２に連結される。支持軸２
０は受け器５０によってトランスデューサＡに支持され
ている。

【００２１】このような配列により、従来この目的に使
われてきた比較的高価な機械の操作をなくし、また、ア
ーム３４・３６の間に置かれる金属ブロック部材の全内
部を取り除く必要をなくす。こうして、トランスデュー
サＡの各部材は金属および／またはプラスチックから構
成され得るが、アルミニウムか鋼のような金属部材から
構成されることが好ましい。

【００２２】本発明の実施例において、歪梁すなわちア
ーム３４・３６は可動プレート３２をベース・プレート
３０に対して支持するための２つの支持部材を形成し、
同時にベース・プレート３０に対して平行に、かつ軸中
心Ｘの横方向〜下方に可動プレート３２を動かすように
させるたわみ得る梁部材を形成する。ウェブ１０は垂直
の力を下方に及ぼし、この力は可動プレート３２にかか
り、アーム３４・３６を図４ＡのようにわずかにＳ字状
にたわませる。アーム３４・３６はその長さに対して広
く離れているので、可動プレート３２はアーム３４・３
６によってベース・プレート３０と平行に保たれる。ア
ーム３４・３６にかかる力はその弾性限界を超えてアー
ムに応力を及ぼさないので、完全な片持ち梁バネとして
機能し、可動プレート３２はそれにかかる力に対して常
に正確な線形関係で動く。

【００２３】アーム３４・３６双方は、ベース・プレー
ト３０に対して可動プレート３２を支持する部材を形成
し、同時にベース・プレート３０に対して可動プレート
３２を平行に動かすたわみ得る部材を形成し、ウェブ張
力によるローラ１８にかかる力によって支持軸２０に横
方向に動かせる。図３のように、ウェブは垂直力ＴをＹ
面の下方に及ぼす。この力は剛体連結を通じてプレート
３２にかかり、アーム３４・３６をたわませる。

【００２４】図３のように、プレート３２の２つの梁支
持は、下方に動く間、突起５２の軸が回転しないように
なっている。突起５２の軸は梁と常に平行である。これ
は特に、支持軸２０がウェブ張力による力の下でたわむ
ときに重要になる。こうして、この軸のたわみにより、
軸２０の伸長中心はもはや突起５２の中心と平行でなく
なる。この軸のたわみにより、突起５２上に偶力が発生
し、プレート３２を回転させやすくする。プレート３２
は２つの離れた点に固く支持されているので、この偶力
によってプレートは回転し得ない。しかし、この偶力が
ウェブ張力の変動に応じて増加（減小）するとき、アー
ム３４に張力、アーム３６に圧力（減小するときはこの
逆）が生じる。

【００２５】ウェブ１０によってローラ１８にかかる垂
直力Ｔを測定するため、歪ゲージ６０・６２がアーム３
４の上面に装着され、動くウェブ１０によって作用され
る力によってアーム３４の最大たわみの点に隣り合って
置かれる。こうして図３のように、歪ゲージ６０はたわ
み引っ張りの状態にあり、一方、歪ゲージ６２はたわみ
圧縮の状態にある。これらのゲージの抵抗は常に逆方向
に変わる。これと同様のことがアーム３６上の歪ゲージ
６４・６６にも当てはまる。

【００２６】図３のように、アーム３４・３６は軸２０
の長手中心の回りに対称的に位置している。アーム３４
・３６は互いに平行であることが好ましい。ゲージ６０
・６２と６４・６６も、アーム３４・３６上に対称的に
位置することが好ましい。アーム３４・３６は軸２０の
中心の回りに、歪ゲージが軸２０の長さに依存せずにロ
ーラ１８にかかる力Ｔを測定できるように対称的に配列
されている。ローラ１８上のウェブによってプレート３
２にかかる力の遊離が図３に示されている。

【００２７】アーム３４・３６によって作用する力は、点ＡにおけるＡｘ₁とＡｙ₁ 点ＢにおけるＢｘ₁とＢｙ₁ である。

【００２８】軸２０とプレート３２にかかる力を図３の
影部分で示すと、影部分の平衡はｘ方向：Ａｘ₁＝−Ｂｘ₁ ｙ方向：Ａｙ₁＋Ｂｙ₁＝−Ｔとなる。

【００２９】したがって、アーム３４・３６の対称性と
同質性によって、Ａｙ₁＝Ｂｙ₁＝−Ｔ／２

【００３０】点Ｏの回りのモーメントは（Ａｘ₁＋Ｂｘ₁）・Ｄ＝Ｔ・ＬここでＬは軸２０の長さ、Ｄは点Ｏからアーム３４（ま
たは３６）のニュートラル軸までの距離である。これら
の式を結合することにより、Ａｘ₁とＢｘ₁は次のよう
に表される。 −Ａｘ₁＝Ｂｘ₁＝Ｌ・Ｔ／（２・Ｄ）

【００３１】図４Ａ・４Ｂにおいて、アーム３４のたわ
み応力と圧縮応力が示されている。アーム３４のゲージ
６０でのたわみ応力は

【００３２】

【化１】

【００３３】ＦｙはＹ軸方向にプレート３２にかかる
力、ｔはアーム３４の厚さ、およびＩは慣性モーメント
である。慣性モーメントは次のように表される。Ｉ＝ｔ³・Ｗ／１２ここでＷはアームの幅である。

【００３４】図４Ｂを参照すると、アーム３４における
圧縮応力は、

【００３５】

【化２】

【００３６】ＦｘはＸ軸方向にプレート３２にかかる
力、Ｓはアーム３４の表面積である。Ｓはアームの幅Ｗ
と厚さｔの積（Ｓ＝Ｗ・ｔ）である。

【００３７】上記式を結合して、ゲージ６０・６２によ
って測定される応力は次のようになる。

【００３８】

【化３】

【００３９】ここでｈは、ゲージ６０・６２のアーム３
４の中央からの距離である。ゲージ６０・６２で応力が
互いに相殺すると、これら２つの応力の差は次のように
表される。

【００４０】

【化４】

【００４１】上式のように、σ₆₀−σ₆₂は支持軸２０の
長さＬに依存しない。それゆえ、ゲージ６０・６２は図
５Ａのように、力Ｔが軸２０の長さに依存せず、モニタ
ーに接続され得る。ゲージに対するさまざまな位置が２
つのゲージ配置内で使われ得る。そのような一つの位置
は、アーム３６上に双方のゲージを置くことである。い
くつかの配置を図６Ｅ〜６Ｈに示す。

【００４２】４つのゲージ配置は、ウェブ１０によって
ローラ１８にかかる力Ｔを測定するために用いられる。
再び図３を参照すると、ゲージ６０・６２・６４・６６
による応力は次の通りである。

【００４３】

【化５】

【００４４】これらの式を結合すると、次の式が得られ
る。

【００４５】

【化６】

【００４６】上記式のように、（σ₆₀＋σ₆₆）と（σ₆₂
＋σ₆₄）の差は支持軸２０の長さＬに依存しない。図５
Ｂのように、力Ｔが軸２０の長さに依存せず、４つのゲ
ージはモニターに接続され得る。４つのゲージの配列に
対するさまざまな位置をとり得る。４つのゲージと接続
位置のいくつかの配置を図６Ａ〜６Ｄに示す。力Ｔの測
定において高精度が必要とされるとき、この４つのゲー
ジ配列が好ましく用いられる。

【００４７】図２と図５Ｂに示すように、歪ゲージはた
わみ応力がかかって歪ゲージ６０・６２・６４・６６の
抵抗が変わるとその指示が回路につながれたメータＭに
与えられるように、回路につながれている。この回路は
ラインＬ１・Ｌ２を通じて適当な交流または直流電源か
ら対角的に反対の点においてエネルギーをもらう。明ら
かに、メータＭの代りに電気アンプ（図示せず）を用い
ることができ、このアンプによってウェブ張力を調整す
るためのサーボ・モータ等を制御できる。

【００４８】２つの梁を用い、歪ゲージを特定接続する
ことにより、片持ち梁トランスデューサを作ることがで
きる。該トランスデューサはウェブによって軸にかかる
力を、その軸の長さに依存せずに測定する。それゆえ、
応力ゲージによって測られた瞬間応力成分は完全に相殺
され、力Ｔの測定が軸の長さに依存するのをなくす。ウ
ェブによってかかる軸への荷重点は応力の読みには影響
を与えない。なぜなら、その位置の依存性が相殺される
からで、力Ｔの測定の機能は軸の長さに依存しない。そ
れゆえ、軸上のどんな点の同一荷重も同一出力を生じ
る。

【００４９】ウェブ張力検知・測定装置すなわちトラン
スデューサが本発明によって、容易に安価に組み立てら
れ、臨界的な製造作業を必要とせず、容易に組立・分解
ができる部材からなる簡単な構造をもっている。

【００５０】本発明によるウェブ張力測定デバイスは、
さらに、特にその好ましい２つの梁タイプにおいては、
電気応答曲線におけるきわめて低いヒステリシスによっ
て特徴づけられる。最も通常のサービス用途ばかりでな
く、きわめて臨界的な力の測定を要する用途において
も、著しく適当な使用を与え、サービス時間の延長期に
わたって正確なウェブ張力測定を与える。

【００５１】センサ配列の設計により、さまざまな長さ
と直径をもつ軸に取り付けが可能になる。センサ配列は
装着面に取り付けられるのが好ましいアダプターによっ
て、多くのサイズの軸に適用できる標準装着面をもつこ
とが好ましい。軸アダプターにおける軸の適合は、使用
時に軸のどんな動きもなくすのに十分ぴったりしていな
ければならない。また、困難なくアダプター内で軸アセ
ンブリをさせるほど十分ゆったりしていることが好まし
い。センサ配列のハウジングは円形状が好ましい。ハウ
ジングはフランジやベアリング、植込みボルト装着上に
使われることが好ましい。センサへの電気コネクタは選
択した装着配置に依存して、センサの端または側のいず
れかに位置することが好ましい。センサ配列の内側に統
合電子部材等を収納するための空間が設けられることが
好ましい。センサ配列の主な利点は次の通りである。・片持ち梁ローラ上の剪断荷重測定−荷重の瞬間的影響
を比較的感じない。・検知ローラ上にわたるウェブ内の張力の正確な測定・広い検知ローラ上の狭いウェブの位置に無関係・さまざまな軸に適合する広範囲な標準軸サイズ・アダ
プター・荷重下でたわむ片持ち梁による「傾斜」の特定値・ヘビー・デューティ構造・内蔵過荷重ストッパ・高レベル、線形出力信号・高周波応答・広動作温度範囲・耐食性・マルチ装着オプションをもつモジュール構造・かかる力の方向に合わせるための容易なトランスデュ
ーサ配列以上、本発明を実施例とその変形について説明してき
た。明らかに、本明細書を読んで理解した他人がさらに
変形することは可能であるが、そのような変形はすべて
本発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】動くウェブの張力測定システムの一般的配列を
示す斜視図。

【図２】本発明のウェブ張力測定装置の一端を示す一部
断面拡大図。

【図３】図２の装置に表れる力を示す一部断面拡大図。

【図４】センサにかかる引張り・圧縮応力を示す横式
図。

【図５】Ａ及びＢは図２の歪ゲージの接続を示す回路
図。

【図６】Ａ〜Ｃは歪ゲージの位置と接続の各例を示す
図。

【図７】Ｄ〜Ｆは歪ゲージの位置と接続の各例を示す
図。

【図８】Ｇ及びＨは歪ゲージの位置と接続の各例を示す
図。

【符号の説明】

１０：ウェブ１２：フレーム１８：案内ロール（ローラ）２０：支持軸３０：ベース・プレート３２：可動プレート３４・３６：アーム４２：ハウジング５０：端受け器５２：突起６０・６２・６４・６６：歪ゲージＡ：トランスデューサ（センサ梁）Ｔ：垂直力（半径方向の力）Ｌ：軸の長さＤ：距離ｈ：距離Ｍ：メータＬ１・Ｌ２：ライン

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−10836（ＪＰ，Ａ) 特開平８−62061（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−50774（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−134332（ＪＰ，Ａ) 実開平４−104208（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4130014（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 5/04 - 5/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸上に張設されているウェブの張力を測
定するためのウェブ張力測定装置であって、当該ウェブ
張力測定装置は、当該軸を当該軸の一端部で完全に支持
する為のトランスデューサ部材を含んでおり、且つ当該
トランスデューサ部材は、一端部で片持ち式に支持され
かつ当該軸の当該一端部に向けて延展されているたわみ
梁部材と、該たわみ梁部材に装着された歪ゲージ手段と
を含んでおり、更に、当該たわみ梁部材は、当該軸の長
手方向軸の回りに配置された２つの支持梁を有してお
り、当該歪ゲージ手段は、当該２つの支持梁のうちの少
なくとも一つの支持梁に搭載された少なくとも２個の歪
ゲージを含んでおり、当該支持梁が当該軸に印加された
半径方向の力によって変位せしめられた場合に、当該歪
ゲージの少なくとも一つは、当該支持梁の曲げ張力を測
定するものであり、又当該歪ゲージの少なくとも一つ
は、当該支持梁の曲げ圧縮を測定するものであり、且つ
当該歪ゲージ手段は、当該軸の長さに無関係に、移動中
のウェブにかかる張力を代表する、当該軸にかかる半径
方向の力を測定するため電気的に接続されていることを
特徴とするウェブ張力測定装置。
【請求項２】前記２つの支持梁が実質的に互に平行に
位置している請求項１の記載のウェブ張力測定装置。
【請求項３】当該２個の支持梁は、当該軸の長手方向
軸の回りに実質的に対称的に位置している請求項１又は
２に記載のウェブ張力測定装置。
【請求項４】当該２個の歪ゲージが、当該支持梁の一
つに配置されている事を特徴とする請求項１乃至３の何
れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項５】複数個の当該歪ゲージが、当該複数個の
支持梁の少なくとも一つ支持梁の長さ方向に沿って実質
的に対称に配置されている事を特徴とする請求項１乃至
４の何れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項６】当該複数の支持梁の一つに配置されてい
る当該複数個の当該歪ゲージの一つが、当該他の支持梁
に配置されている他の歪ゲージと直列に接続されている
事を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のウェブ
張力測定装置。
【請求項７】当該歪ゲージ手段は、４個の歪ゲージを
含んでおり、且つその内の２個の歪ゲージは、一つの支
持梁上に配置されており、又他の２個の歪ゲージは、他
の支持梁上に配置されている事を特徴とする請求項１乃
至６の何れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項８】当該それぞれの歪ゲージは、双方の当該
支持梁の長さ方向に沿って実質的に且つ対称的に配置せ
しめられている事を特徴とする請求項１乃至７の何れか
に記載のウェブ張力測定装置。
【請求項９】１つの支持梁上の１つの歪ゲージは、他
の支持梁上の１つの歪ゲージと直列に接続されている事
を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のウェブ張
力測定装置。
【請求項１０】当該軸は、当該トランスデューサ部材
に固定的に結合せしめられている事を特徴とする請求項
１乃至９の何れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項１１】当該軸を結合する為の結合手段はベア
リングを含まないものである事を特徴とする請求項１乃
至１０の何れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項１２】当該ウェブ張力測定装置は、更に、当
該軸を当該支持フレームに搭載するに際して、不純物が
侵入する事を防止する為にダストシールを含んでいる事
を特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載のウェブ
張力測定装置。
【請求項１３】フレームを有し、且つ当該フレームに
よってその一端部のみが支持されている長手方向に延び
た軸の周囲に一部を通過し且つ当該軸によって張力が印
加される様に連続的にウェブを移動させる様に処理され
るウェブ張力測定装置であって、当該ウェブ張力測定装
置は、当該フレーム上に搭載されたハウジング部を含ん
でおり、当該ハウジング部は、当該軸の一端部の対向し
且つ対面する方向に向けて設けられた開口部を有するチ
ャンバー部と、当該ハウジング部内部に於て、当該フレ
ーム上にその一端部が片持ち式に支持されており、且つ
他方が当該軸の一端部に向けて延長せしめられ、当該軸
と略軸的に一致せしめられる関係を有するたわみ梁部材
と、当該たわみ梁部材上に搭載された歪ゲージ手段とを
含んでおり、且つ当該たわみ梁部材は、当該軸の長手方
向軸の回りに配置された２個の支持梁を有しており、又
当該歪ゲージ手段は、当該２個の支持梁の少なくとも一
つの支持梁上に搭載されている少なくとも２個の歪ゲー
ジを含んでおり、当該支持梁が当該軸に印加された半径
方向の力によって変位せしめられた場合に、当該歪ゲー
ジの少なくとも一つは、当該支持梁の曲げ張力を測定す
るものであり、又当該歪ゲージの少なくとも一つは、当
該支持梁の曲げ圧縮を測定するものであり、且つ当該歪
ゲージ手段は、当該軸の長さに無関係に、移動中のウェ
ブにかかる張力を代表する、当該軸にかかる半径方向の
力を測定するため電気的に接続されていることを特徴と
するウェブ張力測定装置。
【請求項１４】前記２つの支持梁が実質的に互に平行
に位置している請求項１３の記載のウェブ張力測定装
置。
【請求項１５】当該２個の支持梁は、当該軸の長手方
向軸の回りに実質的に対称的に位置している請求項１３
又は１４に記載のウェブ張力測定装置。
【請求項１６】当該２個の歪ゲージが、当該支持梁の
一つに配置されている事を特徴とする請求項１３乃至１
５の何れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項１７】少なくとも２個の当該歪ゲージが、当
該一つ支持梁の長さ方向に沿って実質的に対称に配置さ
れている事を特徴とする請求項１３乃至１６の何れかに
記載のウェブ張力測定装置。
【請求項１８】当該複数の支持梁の一つに配置されて
いる当該複数個の当該歪ゲージの一つが、当該他の支持
梁に配置されている他の歪ゲージと直列に接続されてい
る事を特徴とする請求項１３乃至１７の何れかに記載の
ウェブ張力測定装置。
【請求項１９】当該歪ゲージ手段は、４個の歪ゲージ
を含んでおり、且つその内の２個の歪ゲージは、一つの
支持梁上に配置されており、又他の２個の歪ゲージは、
他の支持梁上に配置されている事を特徴とする請求項１
３乃至１８の何れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項２０】当該それぞれの歪ゲージは、双方の当
該支持梁の長さ方向に沿って実質的に且つ対称的に配置
せしめられている事を特徴とする請求項１３乃至１９何
れかに記載のウェブ張力測定装置。
【請求項２１】ａ連続して移動するウェブをその一
部に巻付け且つ張力を当該張力に印加しえる様に構成さ
れた長手方向軸を有する軸を設ける工程、ｂ当該軸に支持されている当該ウェブの張力を測定す
る為にウェブ張力測定装置によって、その軸の一端部の
みを支持し、当該ウェブ張力測定装置は、フレームと当
該軸の当該一端部との間に接続されているトランスデュ
ーサ部材を配置せしめ、当該トランスデューサ部材に
は、一端部で片持ち式に支持されかつ当該軸の当該一端
部に向けて延展されているたわみ梁部材と、該たわみ梁
部材に装着された歪ゲージ手段とを含んでおり、更に、
当該たわみ梁部材は、当該軸の長手方向軸の回りに配置
された２つの支持梁を有しており、当該歪ゲージ手段
は、少なくとも２個の歪ゲージを含ませる工程、ｃ少なくとも一つの当該歪ゲージを当該２個の歪ゲー
ジ手段の少なくとも一つの上に配置し、当該支持梁が当
該軸に印加された半径方向の力によって変位せしめられ
た場合に、当該歪ゲージの少なくとも一つは、当該支持
梁の曲げ張力を測定し、又当該歪ゲージの少なくとも一
つは、当該支持梁の曲げ圧縮を測定する様に構成する工
程、ｄ当該歪ゲージ手段を、当該軸の長さに無関係に、移
動中のウェブにかかる張力を代表する、当該軸にかかる
半径方向の力を測定するため電気的に接続する工程、とから構成されている事を特徴とするウェブ張力測定方
法。
【請求項２２】前記２つの支持梁が実質的に互に平行
に位置している請求項２１の記載のウェブ張力測定方
法。
【請求項２３】当該２個の支持梁は、当該軸の長手方
向軸の回りに実質的に対称的に位置している請求項２１
又は２２に記載のウェブ張力測定方法。
【請求項２４】当該２個の歪ゲージが、当該支持梁の
一つに配置されている事を特徴とする請求項２１乃至２
３の何れかに記載のウェブ張力測定方法。
【請求項２５】複数個の当該歪ゲージが、当該複数個
の支持梁の少なくとも一つ支持梁の長さ方向に沿って実
質的に対称に配置されている事を特徴とする請求項２１
乃至２４の何れかに記載のウェブ張力測定方法。
【請求項２６】当該複数の支持梁の一つに配置されて
いる当該複数個の当該歪ゲージの一つが、当該他の支持
梁に配置されている他の歪ゲージと直列に接続されてい
る事を特徴とする請求項２１乃至２５の何れかに記載の
ウェブ張力測定方法。
【請求項２７】当該歪ゲージ手段は、４個の歪ゲージ
を含んでおり、且つその内の２個の歪ゲージは、一つの
支持梁上に配置されており、又他の２個の歪ゲージは、
他の支持梁上に配置されている事を特徴とする請求項２
１乃至２６の何れかに記載のウェブ張力測定方法。
【請求項２８】当該軸は、当該トランスデューサ部材
に固定的に結合せしめられている事を特徴とする請求項
２１乃至２７の何れかに記載のウェブ張力測定方法。