JP3594256B2

JP3594256B2 - テンションの測定方法及び装置

Info

Publication number: JP3594256B2
Application number: JP33849594A
Authority: JP
Inventors: 寛喜田
Original assignee: Nidec Shimpo Corp
Current assignee: Nidec Drive Technology Corp
Priority date: 1994-12-31
Filing date: 1994-12-31
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JPH08184512A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、長尺の線状物、テープ、シート類等からなる種々の長尺物のテンションを正確に測定するためのテンションの測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テンションの測定方法及び装置として、テンション検出部におけるセンシングローラ等からなる可動接触子に被測定長尺物を巻き掛け、前記接触子における被測定長尺物の曲げにより生じるテンションの分力を荷重検出部により検出すると共にその検出値に基づいてテンションを演算するようにしたものが広く知られている。
【０００３】
前記測定方法及び装置では、被測定長尺物の剛性による曲げ応力が接触子に加わって荷重検出部の検出値に影響を与え、これがテンションの測定誤差の原因となっている。このような被測定長尺物の剛性を考慮したテンションの測定方法及び装置として、特公平５−１６５３９号及び特公平６−５２２０８号等の各公報には、任意の径又は厚みを有する被測定長尺物について荷重検出部による剛性の影響を含む実際の検出値を特定の実験式や理論式に基づいて剛性の影響を除いた理想の検出値に換算し、そのように換算された理想の検出値から、予め記憶させたテンションと理想の検出値の関係式等に基づいてテンションを演算するようにしたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、テンションの演算に際して実際の検出値から理想の検出値への換算を介在させる前記テンションの測定方法及び装置では、正確な測定値が得られる反面、演算処理が複雑で実用範囲の処理速度を得るために大容量の演算処理装置を要し、しかも記憶装置へのデータ入力にも多大の工数を要する等の問題があった。
【０００５】
本発明の解決すべき課題は、被測定長尺物の剛性等に起因する測定誤差の発生をなくし、しかも検出値からテンションを求めるための演算処理を簡素化すると共に記憶装置へのデータ入力の作業を軽減したテンションの測定方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るテンションの測定方法は、被測定長尺物の曲げにより生じるテンションの分力を検出してテンションを演算するようにしたテンションの測定方法において、被測定長尺物と同種で互いに異なる径又は厚みＤ_１〜Ｄ_ｋを有する複数条の基準長尺物について複数個の基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に各々検出される基準検出値Ｘ_１１〜Ｘ_１ｎ乃至Ｘ_ｋ１〜Ｘ_ｋｎと、被測定長尺物と同種の長尺物における径又は厚みＤと剛性に関係するパラメータＹの関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）とを記憶し、複数条中の２条の基準長尺物の径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂ及び被測定長尺物の径又は厚みＤ_０と各々対応するパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０を関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）に基づいて演算し、径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂの基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_ａ１〜Ｘ_ａｎ及びＸ_ｂ１〜Ｘ_ｂｎからパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０に基づいて基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に検出されるべき径又は厚みＤ_０の被測定長尺物に係る仮想検出値Ｘ_０１〜Ｘ_０ｎを比例按分的に内挿又は外挿すると共にそれらを直線的に点綴して検出値Ｘ_０とテンションＴの関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）を求め、関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）に基づいてその変数Ｘ_０を検出値Ｘ_ｉとしてテンションＴ_ｉを演算することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係るテンションの測定装置は、被測定長尺物の曲げにより生じるテンションの分力を検出してテンションを演算するようにしたテンションの測定装置において、被測定長尺物と接触する可動接触子を備えたテンション検出部と、テンション検出部の接触子に加わるテンションの分力を検出値Ｘ_ｉとして検出する荷重検出部と、被測定長尺物の径又は厚みＤ_０を検出又は設定する径又は厚み検出設定部と、被測定長尺物と同種で互いに異なる径又は厚みＤ_１〜Ｄ_ｋを有する複数条の基準長尺物について複数個の基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に荷重検出部により各々検出される基準検出値Ｘ_１１〜Ｘ_１ｎ乃至Ｘ_ｋ１〜Ｘ_ｋｎを記憶するデータ記憶部と、被測定長尺物と同種の長尺物における径又は厚みＤと剛性に関係するパラメータＹの関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）を記憶するパラメータ関数記憶部と、複数条中の２条の基準長尺物の径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂ及び被測定長尺物の径又は厚みＤ_０と各々対応するパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０を関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）に基づいて演算し、径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂの基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_ａ１〜Ｘ_ａｎ及びＸ_ｂ１〜Ｘ_ｂｎからパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０に基づいて基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に荷重検出部により検出されるべき径又は厚みＤ_０の被測定長尺物に係る仮想検出値Ｘ_０１〜Ｘ_０ｎを比例按分的に内挿又は外挿すると共にそれらを直線的に点綴して検出値Ｘ_０とテンションＴの関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）を求める第一演算部と、関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）に基づいてその変数Ｘ_０を荷重検出部により検出された検出値Ｘ_ｉとしてテンションＴ_ｉを演算する第二演算部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
テンション検出部における接触子としては、例えば公知のセンシングローラやバー等が使用される。
【０００９】
荷重検出部はテンションの分力を歪量や接触子の変位量等に変換すると共にそれらを検出値として出力するものであり、テンションと検出値との間には略直線的な相関性が認められる。この場合、荷重検出部に例えば１０以上の比較的大きなばね定数を有する弾性体を使用し、テンションの変化量に対する接触子の変位量、したがって接触子に巻き掛けられた被測定長尺物の曲げ角度の変化量が極めて小さくなるように構成すると、テンションと検出値との間に特に優れた直線的相関性が得られ、このときの検出値には接触子の微小な変位量よりも歪量を採用することが検出精度からみて好ましい。前記観点から、例えば、荷重検出部が歪ゲージ式ロードセルからなるものを好適に採用することができる。
【００１０】
径又は厚み検出設定部には、例えば、被測定長尺物のサンプルやそれと同じ径又は厚みを有する厚みゲージを装着して被測定長尺物の径又は厚みを検出するようにした公知の線径検出装置や被測定長尺物の径又は厚みの既知の値を入力設定する線径設定装置等を採用することができる。
【００１１】
被測定長尺物と同種の長尺物における径又は厚みＤとパラメータＹの関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）は、好ましくは、長尺物の材質、断面形状その他の測定条件に応じて変動幅を有するＹ＝Ｄ^２．７〜Ｄ^４．５の範囲から選択することができる。
【００１２】
なお、前記構成において、接触子に巻き掛けられる被測定長尺物の曲げ角度が被測定長尺物の径又は厚みの変化に影響されないように構成した公知の曲げ角度補正装置を必要に応じて採用してもよい。
【００１３】
【作用】
前記構成において、径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂの基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_ａ１〜Ｘ_ａｎ及びＸ_ｂ１〜Ｘ_ｂｎからパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０に基づいて基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に検出されるべき径又は厚みＤ_０の被測定長尺物に係る仮想検出値Ｘ_０１〜Ｘ_０ｎが計算式Ｘ_０１＝（Ｘ_ｂ１−Ｘ_ａ１）（Ｙ_０ −Ｙ_ａ）／（Ｙ_ｂ −Ｙ_ａ）＋Ｘ_ａ１及び計算式Ｘ_０ｎ＝（Ｘ_ｂｎ−Ｘ_ａｎ）（Ｙ_０ −Ｙ_ａ）／（Ｙ_ｂ −Ｙ_ａ）＋Ｘ_ａｎ等によって比例按分的に内挿又は外挿されると共にそれらの直線的点綴により検出値Ｘ_０とテンションＴの関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）が得られ、前記関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）に基づいてその変数Ｘ_０を検出値Ｘ_ｉとしてテンションＴ_ｉが演算されると共に必要に応じて出力表示される。
【００１４】
径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂの２条の基準長尺物としては、より高い測定精度を得るために、被測定長尺物の径又は厚みＤ_０により近い径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂを有するものを複数条の基準長尺物の中から選択することが好ましく、そのような選択を可能にするために３条以上の基準長尺物に係る基準検出値が予め格納されることが好ましい。
【００１５】
テンションの変化量に対する被測定長尺物の曲げ角度の変化量が極めて小さい場合には、テンションと検出値との間に優れた直線的相関性が得られるので、基準テンションは必要に応じて２個のみ採用されてもよく、その場合に得られる関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）は全体として直線を呈することになる。
【００１６】
前記基準検出値のデータは、必要に応じて、材質や断面形状等の異なる複数種類の基準長尺物ごとに個別に選択的出力可能にデータ記憶部等に格納される。前記関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）もまた、必要に応じて、材質や断面形状等の異なる複数種類の長尺物ごとに選択的出力可能にパラメータ関数記憶部等に記録される。これらの場合、測定対象となる被測定長尺物の種類と対応する基準検出値及び関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）が、別に設けた長尺物の種類設定装置等に基づいて選択されるようにしてもよい。
【００１７】
前記関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）がＹ＝Ｄ^２．７〜Ｄ^４．５の範囲から選択されたものでは、殆ど全ての種類の被測定長尺物に対して良好に適用でき、通常の場合は材料力学的に推定されるＹ＝Ｄ^３を好適に採用することができる。
【００１８】
【実施例】
図１は本発明の実施例に係るテンションの測定方法及び装置の演算構成を示すブロック線図、図２は図１に示すテンションの測定方法及び装置の演算構成を座標上で説明するグラフ線図である。
【００１９】
図１において、荷重検出部１では、テンション検出部２において生じたテンションの分力Ｆが検出値Ｘ_ｉとして検出され、径又は厚み検出設定部３では、被測定長尺物の径又は厚みＤ_０が検出又は設定される。
【００２０】
データ記憶部４には、被測定長尺物と同種で互いに異なる径又は厚みＤ_１、Ｄ_２を有する２条の基準長尺物について２個の基準テンションＴ_１、Ｔ_２の作用時に荷重検出部１により各々検出される、径又は厚みＤ_１の基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_１１、Ｘ_１２及び径又は厚みＤ_２の基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_２１、Ｘ_２２の各データが予め格納される。前記データは、図２に示すＸ−Ｔ座標において、径又は厚みＤ_１の基準長尺物については基準検出値Ｘ_１１、Ｘ_１２を直線で点綴してなる仮想関係式Ｔ＝ｆ_１（Ｘ_１）として、また径又は厚みＤ_２の基準長尺物については基準検出値Ｘ_２１、Ｘ_２２を直線で点綴してなる仮想関係式Ｔ＝ｆ_２（Ｘ_２）として表されている。
【００２１】
パラメータ関数記憶部５には、被測定長尺物と同種の長尺物における径又は厚みＤと剛性に関係するパラメータＹの関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）が予め与えられる。
【００２２】
第一演算部６では、基準長尺物の径又は厚みＤ_１、Ｄ_２及び被測定長尺物の径又は厚みＤ_０と各々対応するパラメータＹ_１、Ｙ_２及びＹ_０が関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）に基づいて演算される。前記演算過程は、図２に示すＤ−Ｙ座標において関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）と共に表されている。
【００２３】
さらに、第一演算部６では、径又は厚みＤ_１、Ｄ_２の基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_１１、Ｘ_１２及びＸ_２１、Ｘ_２２から、パラメータＹ_１、Ｙ_２及びＹ_０に基づいて、径又は厚みＤ_０を有する被測定長尺物についての基準テンションＴ_１の作用時における仮想検出値Ｘ_０１が計算式Ｘ_０１＝（Ｘ_２１−Ｘ_１１）（Ｙ_０ −Ｙ_１）／（Ｙ_２ −Ｙ_１）＋Ｘ_１１により、また基準テンションＴ_２の作用時における仮想検出値Ｘ_０２が計算式Ｘ_０２＝（Ｘ_２２−Ｘ_１２）（Ｙ_０ −Ｙ_１）／（Ｙ_２ −Ｙ_１）＋Ｘ_１２により各々比例按分的に内挿又は外挿されると共にそれらの直線的点綴によって検出値Ｘ_０とテンションＴの関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）が得られる。前記内挿又は外挿の過程は、図２に示すＸ−Ｔ座標において関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）と共に表されている。
【００２４】
続いて、第二演算部７において、前記関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）に基づいてその変数Ｘ_０を荷重検出部１により検出された検出値Ｘ_ｉとしてテンションＴ_ｉが演算され、必要に応じて出力表示部８を介して出力される。前記演算過程は、図２に示すＸ−Ｔ座標において表されている。
【００２５】
なお、前記演算構成では、理解を容易にするために、互いに異なる径又は厚みＤ_１、Ｄ_２を有する２条の基準長尺物について２個の基準テンションＴ_１、Ｔ_２の作用時における基準検出値が所要データとしてデータ記憶部４に記憶される場合を示したが、測定精度をさらに高めるために、必要に応じて、３条以上の基準長尺物及び３個以上の基準テンションが個別に又は併せて採用されてもよく、３条以上の基準長尺物が採用される場合は、前記演算に際して適当な２条の基準長尺物が選択される。
【００２６】
図３は図１に示すテンションの測定装置の内部正面概要図である。同図において、ケース１１頂部にテンション検出部２が設けられ、テンション検出部２は２個のガイドローラ１２の中間にセンシングローラからなる接触子１３を配置してなり、両ガイドローラ１２はその支持体１４においてケース１１に圧縮ばね１５を介して設けられると共に把手１６の操作で上方への変位可能に下方に付勢され、接触子１３はケース１１内に設置した中空四辺形状の歪ゲージ式ロードセルからなる荷重検出部１の受圧部分１７に連結され、両ガイドローラ１２及びセンシングローラ１３には被測定長尺物１８がＳ字状に巻き掛けられている。
【００２７】
両ガイドローラ１２の支持体１４とケース１１との間には被測定長尺物１８の径又は厚みと同じ厚みを有する厚みゲージ１９が挟設され、両ガイドローラ１２は接触子１３に対して前記厚み分だけ上方に変位させられている。これらは公知の曲げ角度補正装置を構成し、接触子１３に巻き掛けられた被測定長尺物１８の曲げ角度θが被測定長尺物１８の径又は厚みの変化に影響されないようにしている。
【００２８】
また、両ガイドローラ１２の支持体１４には、位置検出装置からなる径又は厚み検出設定部３が設けられ、これは前記曲げ角度補正装置において挟設された厚みゲージ１９の厚みを被測定長尺物１８の径又は厚みとして検出する。
【００２９】
なお、既述の演算構成部分及びそれらを駆動する電源装置等については、図３における図示を省略する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係るテンションの測定方法及び装置は以上のように構成されるので、被測定長尺物の剛性等に起因する測定誤差の発生をなくし、しかも検出値からテンションを求めるための演算処理を比例按分的内挿又は外挿や直線的点綴による直線近似等の採用により大幅に簡素化すると共に記憶装置へのデータ入力の作業を軽減することができる。
【００３１】
関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）がＹ＝Ｄ^２．７〜Ｄ^４．５の範囲から選択されたものでは、実測値に殆ど等しいテンションの演算値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るテンションの測定方法及び装置の演算構成を示すブロック線図である。
【図２】図１に示すテンションの測定方法及び装置の演算構成を座標上で説明するグラフ線図である。
【図３】図１に示すテンションの測定装置の内部正面概要図である。
【符号の説明】
１荷重検出部
２テンション検出部
３径又は厚み検出設定部
４データ記憶部
５パラメータ関数記憶部
６第一演算部
７第二演算部

Claims

被測定長尺物の曲げにより生じるテンションの分力を検出してテンションを演算するようにしたテンションの測定方法において、被測定長尺物と同種で互いに異なる径又は厚みＤ_１〜Ｄ_ｋを有する複数条の基準長尺物について複数個の基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に各々検出される基準検出値Ｘ_１１〜Ｘ_１ｎ乃至Ｘ_ｋ１〜Ｘ_ｋｎと、被測定長尺物と同種の長尺物における径又は厚みＤと剛性に関係するパラメータＹの関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）とを記憶し、複数条中の２条の基準長尺物の径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂ及び被測定長尺物の径又は厚みＤ_０と各々対応するパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０を関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）に基づいて演算し、径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂの基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_ａ１〜Ｘ_ａｎ及びＸ_ｂ１〜Ｘ_ｂｎからパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０に基づいて基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に検出されるべき径又は厚みＤ_０の被測定長尺物に係る仮想検出値Ｘ_０１〜Ｘ_０ｎを比例按分的に内挿又は外挿すると共にそれらを直線的に点綴して検出値Ｘ_０とテンションＴの関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）を求め、関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）に基づいてその変数Ｘ_０を検出値Ｘ_ｉとしてテンションＴ_ｉを演算することを特徴とするテンションの測定方法。
被測定長尺物の曲げにより生じるテンションの分力を検出してテンションを演算するようにしたテンションの測定装置において、被測定長尺物と接触する可動接触子を備えたテンション検出部と、テンション検出部の接触子に加わるテンションの分力を検出値Ｘ_ｉとして検出する荷重検出部と、被測定長尺物の径又は厚みＤ_０を検出又は設定する径又は厚み検出設定部と、被測定長尺物と同種で互いに異なる径又は厚みＤ_１〜Ｄ_ｋを有する複数条の基準長尺物について複数個の基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に荷重検出部により各々検出される基準検出値Ｘ_１１〜Ｘ_１ｎ乃至Ｘ_ｋ１〜Ｘ_ｋｎを記憶するデータ記憶部と、被測定長尺物と同種の長尺物における径又は厚みＤと剛性に関係するパラメータＹの関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）を記憶するパラメータ関数記憶部と、複数条中の２条の基準長尺物の径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂ及び被測定長尺物の径又は厚みＤ_０と各々対応するパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０を関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）に基づいて演算し、径又は厚みＤ_ａ、Ｄ_ｂの基準長尺物に係る基準検出値Ｘ_ａ１〜Ｘ_ａｎ及びＸ_ｂ１〜Ｘ_ｂｎからパラメータＹ_ａ、Ｙ_ｂ及びＹ_０に基づいて基準テンションＴ_１〜Ｔ_ｎの作用時に荷重検出部により検出されるべき径又は厚みＤ_０の被測定長尺物に係る仮想検出値Ｘ_０１〜Ｘ_０ｎを比例按分的に内挿又は外挿すると共にそれらを直線的に点綴して検出値Ｘ_０とテンションＴの関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）を求める第一演算部と、関係式Ｔ＝ｆ_０（Ｘ_０）に基づいてその変数Ｘ_０を荷重検出部により検出された検出値Ｘ_ｉとしてテンションＴ_ｉを演算する第二演算部とを備えたことを特徴とするテンションの測定装置。
関係式Ｙ＝ｇ（Ｄ）がＹ＝Ｄ^２．７〜Ｄ^４．５の範囲から選択された請求項１記載のテンションの測定装置。