JP3943939B2

JP3943939B2 - Thickness detector

Info

Publication number: JP3943939B2
Application number: JP2002014690A
Authority: JP
Inventors: 政夫小浜; 勉斎藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: JP2003214805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行移動する被測定物の厚さを検知する厚さ検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被測定物として、例えば、ベルトに挟持された状態で搬送される紙葉類の厚みを検知する検知装置は、対向配置された固定ローラおよび可動ローラを備え、固定ローラは軸が固定され、可動ローラは上下移動可能に支持されている。また、可動ローラは、板ばね等により一定の押圧力で固定ローラに押し付けられている。そして、検知装置は、紙葉類がローラ間を通過する際、可動ローラの変位量を紙葉類の厚さとして検知する。
【０００３】
搬送方向に直角な方向に沿った紙葉類の厚さ分布を測定する場合、複数の上記ローラ対を搬送方向に直角な方向に並べて配置し、紙葉類の複数箇所の測定をする。
【０００４】
また、他の検知方法として、被測定物の上下に配置された光学式距離計により被測定物までの距離をそれぞれ測定し、両測定結果の差を厚さとして検知する方法が知られている。更に、特開平１１−１１０６０５号公報に開示された検知装置によれば、先端にプリントコイルを設置した弾性帯状体により被測定物を両側から挟み、被測定物に接触したコイルのインピーダンス変化を、測定物の厚さとして検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
固定ローラおよび可動ローラにより紙葉類を挟持し可動ローラの変位によって厚さを検知する方式では、可動ローラを押し付ける力が弱いと、走行する被測定物の先端突入時や後端の抜け時、あるいは紙葉類にテープが貼付されているような急激な厚み変化が生じた場合等、可動ローラは振動状態となり紙葉類に対する追従性が低下する．そのため、正確な厚み検知が困難となる。
【０００６】
一方、可動ローラの押圧力が強すぎると、紙葉類がローラ間を押し広げて通過することができずに詰まってしまい、厚み測定ができなくなる。したがって、通常、可動ローラを支持する部材を板ばねとし、その押圧力は、可動ローラの振動を押さえ、且つ、紙葉類が可動ローラを押し広げて通過できる限界に近い値に設定されている。
【０００７】
しかしながら、紙葉類の剛性にはばらつきがあるため、剛性の弱い紙葉類はローラ間を通過できず詰まってしまうことが多々ある。また、被測定物が走行中に厚み方向に強く揺動すると、検知装置は、この揺動を可動ローラの変位量として測定してしまう。その結果、測定精度が低下するなどの問題がある。
【０００８】
また、光学式距離計を用いて厚さを検知する方式では、被測定物の色彩によって光の反射光量が異なるため、測定結果に誤差を生じる。色彩による影響のない光学式距離計は高価で且つ外形寸法が大きいため、設置場所が限られるなどの問題がある。
【０００９】
更に、特開平１１−１１０６０５号公報に開示された検知装置は、弾性帯状体を用いた接触方式であり、可動部が軽量で厚みの変化に対する追従性は良いが、接触部に耐摩耗性を持たせるため特殊薄膜やセラミックスチップなどを設置する必要があり、用途が限定されてしまう。
【００１０】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、詰まりを生じることなく被測定物の厚さを高い精度で検知可能な厚さ検知装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る厚さ検知装置は、被測定物が走行する搬送路に沿って設けられ、上記搬送される被測定物が接触して通過する固定の当接部と、上記搬送路を間に挟んで上記当接部と対向して設けられた可動部材と、上記可動部材を上記当接部に対して接離する方向に変位自在に支持した支持部と、上記当接部に接触する方向の押圧力を上記可動部材に付加した押圧部と、上記当接部と可動部材との間を被測定物が通過する際、上記可動部材の変位量を検知する検知器と、上記可動部材の変位速度を検知する検知手段と、この検知手段で検知した変位速度に基づいた制動力を前記可動部材に印加する駆動コイルと、を有するアクティブダンパと、を備え、上記被測定物の厚さを検知する。
【００１２】
上記のように構成された厚さ検知装置によれば、被測定物が可動部材と当接部との間を通過すると、可動部材が被測定物の厚みにより変位し、その変位量を検知器により検知する。可動部材は被測定物の先端が衝突したときの衝撃力により跳ね上がろうとするが、アクティブダンパにより可動部材の跳ね上がりを抑制し、衝突力による可動部材の振動を直ちに減衰することができる。これにより、被測定物の厚さおよび厚さ変化を安定して検知することができる。また、被測定物が走行中に厚み方向に強く揺動した場合でも、アクティブダンパにより可動部材の揺動を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る厚さ検知装置について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、被測定物として、例えば、紙葉Ｐの厚さを検知する厚さ検知装置は、紙葉Ｐの搬送路１８に隣接して設けられている。ここで、紙葉Ｐは、搬送路１８に沿って上下に配設された複数の搬送ベルト１７により両端部が挟持された状態で、矢印Ａ方向に沿ってほぼ水平に搬送される。
【００１４】
厚さ検知装置は、搬送路１８の下方に設けられた固定ユニット３４と、搬送路の上方に設けられた検知ユニット３６とを備えている。固定ユニット３４は、搬送路１８の下方に配置された固定の第１ベース２を有している。第１ベース２にはブラケット５を介して固定ローラ４が設けられ、搬送ベルト１７間に位置している。当接部として機能する固定ローラ４は、搬送路１８と直交する方向に延びた枢軸６により回転自在に支持され、搬送路に沿って配置されている。そして、搬送路１８を走行する紙葉Ｐは固定ローラ４に接触して通過する。
【００１５】
一方、検知ユニット３６は、搬送路１８の上方に配置された固定の第２ベース３を備えている。第２ベース３には、可動部材として機能する可動ローラ７、検知器として機能する渦電流式の変位センサ１２、可動ローラの振動を減衰するアクティブダンパ１３が取り付けられている。
【００１６】
詳細に述べると、可動ローラ７は、搬送路１８を間に挟んで固定ローラ４と対向して配置され、カンチレバー１０によって支持されている。カンチレバー１０は、その基端部がホルダ１１を介して第２ベース３に固定され、ほぼ水平に、且つ、第２ベースと所定の隙間を置いて設けられている。可動ローラ７はブラケット８を介してカンチレバー１０の自由端部に取り付けられている。そして、可動ローラ７は、搬送路１８と直交する方向に延びた枢軸９により回転自在に支持され、搬送路に沿って配置されている。
【００１７】
カンチレバー１０は板ばねにより形成されている。従って、可動ローラ７は、このカンチレバー１０により、固定ローラ４に対して接離する方向、つまり、枢軸９とほぼ直交する方向に沿って変位自在に支持されている。同時、可動ローラ７は、カンチレバー１０のばね特性により、固定ローラ４と接触する方向の押圧力を付加され、通常、固定ローラ４に接触している。
このように、カンチレバー１０は、可動ローラ７を変位自在に支持した支持部、および可動ローラに所定の押圧力を付加する押圧部として機能する。なお、ブラケット８は、カンチレバー１０と一体に形成されていてもよい。
【００１８】
変位センサ１２は、第２ベース２に固定されカンチレバー１０と所定の隙間を置いて対向している。そして、カンチレバー１０は導電体で形成されている。そのため、可動ローラ７の変位に応じてカンチレバー１０が変位すると、渦電流が変化し、変位センサ１２はこの渦電流の変化を検出してカンチレバーの変位量、すなわち、可動ローラ７の変位量を検知する。
【００１９】
なお、カンチレバー１０を導電体で形成する代わりに、カンチレバーの表面に導電性の薄板等を貼り付ける構成としてもよい。また、検出器は、渦電流型の変位センサに限らず、可動ローラ７の変位に伴うカンチレバーの歪を検出する歪ゲージ、カンチレバーの変位を光学的に検知する光学変位計等を用いることができる。
【００２０】
図１および図３に示すように、アクティブダンパ１３は、ほぼ円筒状に形成されたコイルユニット２５、およびコイルユニットの内側に配設された円柱形状の可動磁石２３を備えている。コイルユニット２５は第２ベース３に取り付けられ、可動ローラ７の上方に位置している。可動磁石２３は永久磁石で形成され、軸方向一端側がＮ極、他端側がＳ極に着磁されている。
【００２１】
また、可動磁石２３は、この可動磁石と同軸的に延びた連結ロッド１４を介してカンチレバー１０の自由端部に連結されている。そして、コイルユニット２５、可動磁石２３、および連結ロッド１４は、その中心軸Ｃが可動ローラ７の中心を通り可動ローラの移動方向とほぼ一致するように配置されている。これにより、可動磁石２３は、可動ローラ７の変位に連動して、かつ、可動ローラの変位方向に沿ってコイルユニット２５内を移動自在に支持されている。
【００２２】
一方、コイルユニット２５は、ほぼ円筒形状のコイルボビン２０を有し、その外周には検知コイル２１および駆動コイル２２が巻装されている。また、コイルボビン２０の外周は、円筒状のカバー２６によって覆われている。
【００２３】
検知コイル２１は、可動磁石２３の外側に隣接して設けられ、可動磁石の変位速度に応じた誘起電圧を発生する。また、駆動コイル２２は、可動磁石２３の外側に隣接して設けられ、検知コイル２１で発生した誘起電圧に基づいて可動磁石の変位方向と反対方向の磁界を発生し、可動磁石２３に印加する。検知コイル２１および駆動コイル２２は、コイルボビン２０の軸方向に沿って互いに離間して設けられている。
【００２４】
なお、図４に示すように、アクティブダンパ１３の駆動回路は、検知コイル２１と駆動コイル３３との間に設けられたアンプ３０およびパワーアンプ３１を備え、これらのアンプおよびパワーアンプは、検知コイルで発生した誘起電圧を増幅して駆動コイルに供給する。
【００２５】
図３、図５および図６に示すように、アクティブダンパ１３は、磁力により可動磁石２３を浮遊状態に支持した複数の支持磁石２４を備えている。これらの支持磁石２４は、コイルボビン２０の外周に固定され、可動磁石２３の外側に位置している。支持磁石２４は、３個以上、例えば、４個設けられ、コイルボビン２０の円周方向に沿って互いに等間隔離間して配置されている。
【００２６】
各支持磁石２４は、可動磁石２３に対向する面が同極性になるように配置する。例えば、各支持磁石２４は、コイルボビン２０の内側がＳ極、外側がＮ極となるように着磁されている。そして、可動磁石２３は、この可動磁石および支持磁石２４から発生する磁力の相互作用により、周囲から反発力あるいは吸着力を受けている。これにより、可動磁石２３は、浮遊状態で、つまり、コイルボビン２０の内周面に非接触の状態で、コイルボビン２０の内側に支持されている。従って、可動磁石２３は、摩擦抵抗等を受けることなく円滑に移動することができる。
【００２７】
次に、以上のように構成された厚さ検知装置の厚さ検知動作について説明する。
図１に示すように、非検知状態において、検知ユニット３６の可動ローラ７は、固定ローラ４と接触した状態にある。この際、可動ローラ７は、カンチレバー１０のばね特性により、可動ローラ７と固定ローラ４との間を走行する紙葉Ｐが詰まらない程度に設定された弱い押圧力で固定ローラに接触している。可動ローラ７の押圧力は、ホルダ１１の厚みや傾斜を予め調整することにより、任意の値に設定される。
【００２８】
厚さ検知時、紙葉Ｐは、搬送ベルト１７により挟持された状態で厚さ検知装置に搬送されて来る。紙葉Ｐが固定ローラ４と可動ローラ７との間に入ると、固定ローラおよび可動ローラは紙葉Ｐに押され枢軸６、９の回りでそれぞれ回転する。同時に、可動ローラ７は、紙葉Ｐの厚さ分だけ上側に持ち上げられる。可動ローラ７と共にカンチレバー１０が変位すると、渦電流が変化し、変位センサ１２はこの渦電流の変化を検出してカンチレバーの変位量、すなわち、可動ローラ７の変位量を検知する。そして、検知された変位量から、紙葉Ｐの厚さを測定することができる。
【００２９】
ここで、紙葉Ｐが所定の速度を有していると、紙葉Ｐは固定ローラ４および可動ローラ７に衝突する形となる。この衝撃力がカンチレバー１０の押圧力よりも大きいと、可動ローラ７は跳ね上げられて紙葉Ｐの厚さ以上に変位し、更には振動状態となる。そのため、アクティブダンパを備えていないと、図７（ａ）に示すように、検知開始後、変位センサ１２の検出出力が大きく変動し、この変動が減衰して安定するまでの減衰時間ｔが長くなってしまう。従って、検知装置の応答性が低く、紙葉Ｐの厚さを安定して、かつ、紙葉Ｐの全長に亘って正確に測定することが困難となる。
【００３０】
これに対して、本実施の形態に係る検知装置によれば、可動ローラ７が上側に変位すると、この変位は連結ロッド１４を介してアクティブダンパ１３の可動磁石２３に伝達され、可動磁石２３が可動ローラ７に連動して移動する。すると、可動磁石２３から発する磁力線が検知コイル２１を横切り、検知コイル２１は可動磁石２３の変位速度に比例した誘起電圧を発生する。この誘起電圧は、アンプ３０およびパワーアンプ３１により増幅された後、駆動コイル２２に帰還印加される。これにより、駆動コイル２２から磁界が発生する。
【００３１】
そして、発生した磁界は可動磁石２３に作用し、可動磁石の変位方向と反対方向の力を発生して、可動磁石の変位を押さえるように作用する。この反対方向の力は、可動ローラ７の制動力として作用するため、可動ローラの振動を直ちに減衰することができる。従って、図７（ｂ）に示すように、変位センサ１２における検出出力の振動減衰時間ｔは、アクティブダンパを持たない場合の減衰時間に比較して大幅に短縮される。
【００３２】
アクティブダンパ１３は、可動ローラ７の変位量が小さい場合でも変位速度が速ければ大きな制動力を発生させることができ、紙葉類のように厚さの小さい被測定物でも効果的に作用して可動ローラの振動を押さえることができる。従って、可動ローラ７は、測定開始後、直ちに紙葉Ｐの厚さに応じた変位となり、検知装置は、紙葉Ｐの厚さおよび厚さ変化を安定して、かつ、紙葉Ｐの全長に亘って正確に測定することが可能となる。また、カンチレバー１０によって可動ローラ７に付加する押圧力を小さく設定することが可能となり、紙葉Ｐの詰まりをなくすことができる。更に、厚さ検知時、走行中の紙葉Ｐが厚さ方向に強く揺動した場合でも、アクティブダンパ１３の作用により可動ローラ７の揺動を抑制し、安定した厚さ検知を維持することができる。
【００３３】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る厚さ検知装置について説明する。図８に示すように、本実施の形態によれば、被測定物に当接する当接部は、固定ローラの代わりにブロック状あるいは板状の支持部材３２を備え、また、可動部材は、可動ローラの代わりに、例えば、半球状あるいは半円筒状の接触子３３を備えている。紙葉Ｐに接触する支持部材３２の当接面は、搬送路１８側を凸とする曲面に形成されている。ただし、この当接面は、曲面に限らず、平面としてもよい。
【００３４】
他の構成は、前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、このように構成された第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第２の実施の形態において、当接部として第１の実施の形態と同様の固定ローラを用い、上記接触子３３と組み合わせてもよく、あるいは、可動部材として第１の実施の形態と同様の可動ローラを用い、上記支持部材３２と組み合わせてもよい。
【００３５】
図９に示すように、第３の実施の形態に係る検知装置は、搬送路１８の両側に対向して設けられた一対の検知ユニット３６ａ、３６ｂを備え、各検知ユニットは、前述した第１の実施の形態に係る検知ユニット３６と同様に構成されている。
【００３６】
すなわち、検知ユニット３６ａは、可動部材として機能する第１可動ローラ７ａ、第１可動ローラを支持しているとともに押圧部として機能する第１カンチレバー１０ａ、第１可動ローラの変位量を検知する第１変位センサ１２ａ、第１連結ロッド１４ａを介して第１可動ローラに連結され、第１可動ローラの変位速度に応じた制動力を第１可動ローラに印加する第１アクティブダンパ１３ａを備えている。そして、第１カンチレバー１０ａの基端部はホルダ１１ａを介してベース３ａに固定され、同様に、第１変位センサ１２ａおよび第１アクティブダンパ１３ａもベース３ａに取り付けられている。
【００３７】
検知ユニット３６ｂも同様に、ベース３ｂ、第２可動ローラ７ｂ、第２カンチレバー１０ｂ、ホルダ１１ｂ、第２変位センサ１２ｂ、第２アクティブダンパ１３ｂ、連結ロッド１４ｂ等を備えて構成されている。
【００３８】
各検知ユニット３６ａ、３６ｂの詳細な構成は、第１の実施の形態における検知ユニット３６と同一であり、その説明は省略する。
これら検知ユニット３６ａ、３６ｂは搬送路１８に対して対称に配置され、第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂは、搬送路を間に挟んで対向配置されている。また、第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂは、第１および第２カンチレバー１０ａ、１０ｂにより、互いに接離する方向に変位自在に支持されているとともに、互いに接触する方向の押圧力を受けている。
また、厚さ検知装置は、第１および第２変位センサ１２ａ、１２ｂにより検知された変位量の差から紙葉Ｐの厚さを測定する測定部３８を備えている。
【００３９】
以上のように構成された厚さ検知装置によれば、非検知状態において、第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂは第１および第２カンチレバー１０ａ、１０ｂにより押圧され、互いに接触した状態にある。厚さ検知時、紙葉Ｐが第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂの間を通過すると、これらの可動ローラは紙葉Ｐに押され枢軸９ａ、９ｂの回りでそれぞれ回転する。同時に、第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂは、紙葉Ｐの厚さ分だけ上方あるいは下方に移動される。
【００４０】
そして、第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂと共に第１および第２カンチレバー１０ａ、１０ｂが変位すると、渦電流が変動する。第１および第２変位センサ１２ａ、１２ｂはこの渦電流の変動をそれぞれ検出して第１および第２カンチレバー１０ａ、１０ｂの変位量、すなわち、第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂの変位量を検知する。
【００４１】
例えば、搬送路１８に対して上方への変位量をプラス、下方への変位量をマイナスとした場合、測定部３８は、第１および第２変位センサ１２ａ、１２ｂによって検知された変位量の差から紙葉Ｐの厚さを測定する。
【００４２】
また、厚さ検知時、第１および第２アクティブダンパ１３ａ、１３ｂは、第１の実施の形態と同様の作用により、第１および第２可動ローラ７ａ、７ｂの変位速度に応じた制動力をそれぞれ第１および第２可動ローラに与え、可動ローラの振動を直ちに減衰する。
【００４３】
以上のように構成された第３の実施の形態においても、厚さ検知装置は、紙葉Ｐの厚さおよび厚さ変化を安定して、かつ、紙葉Ｐの全長に亘って正確に測定することができる。また、第１および第２可動ローラに付加する押圧力を小さく設置することが可能となり、紙葉Ｐの詰まりをなくすことができる。更に、厚さ検知時、走行中の紙葉Ｐが厚さ方向に強く揺動した場合でも、第１および第２アクティブダンパの作用により第１および第２可動ローラ７の揺動を抑制し、安定した厚さ検知を維持することができる。
【００４４】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、図１０に示すように、アクティブダンパ１３の駆動回路は、微分回路４０を備えていてもよい。この微分回路４０は、検知コイル２１と駆動コイル２２との間に接続され、検知コイルで発生した誘起電圧を微分してパワーアンプ３１に入力する。この場合、微分回路４０により、可動部材の変位加速度に比例して誘起電圧を増大することができ、アクティブダンパの感度を向上することができる。
【００４５】
また、アクティブダンパ１３において、可動磁石２３を浮遊支持する支持磁石２４は、検知コイル２１あるいは駆動コイル２２の内側に配置してもよく、更に、検知コイル２１あるいは駆動コイル２２の外側に配置しても浮動支持の効果が得られる。検知コイル２１と駆動コイル２２は同心状に重ねて設置してもよい。
また、この発明に係る厚さ検知装置は、被測定物は紙葉類に限らず、種々の被測定物の厚さ検知に適用することできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、可動部材の振動を抑制し、詰まりを生じることなく被測定物の厚さを高い精度で検知可能な厚さ検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る厚さ検知装置を示す側面図。
【図２】上記厚さ検知装置の一部を示す平面図。
【図３】上記厚さ検知装置のアクティブダンパを示す断面図。
【図４】上記アクティブダンパの駆動回路を示す図。
【図５】図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図６】上記アクティブダンパの浮遊支持構造を拡大して示す断面図。
【図７】上記厚さ検知装置の厚さ検知特性を従来装置の検知特性と比較して示す図。
【図８】この発明の第２の実施の形態に係る厚さ検知装置を示す側面図。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係る厚さ検知装置を示す側面図。
【図１０】アクティブダンパの駆動回路の変形例を示す図。
【符号の説明】
Ｐ…紙葉、２…第１ベース、３…第２ベース、４…固定ローラ、
７…可動ローラ、１０…カンチレバー、１２…変位検知部、
１８…搬送路、１３…アクティブダンパ、２１…検知コイル、
２２…駆動コイル、２３…可動磁石、２４…支持磁石、
２５…コイルユニット、３０…アンプ、３１…パワーアンプ、
３６、３６ａ、３６ｂ…検知ユニット、４０…微分回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thickness detection device that detects the thickness of a moving object to be measured.
[0002]
[Prior art]
As an object to be measured, for example, a detection device that detects the thickness of a paper sheet that is conveyed while being sandwiched between belts includes a fixed roller and a movable roller that are opposed to each other, and the fixed roller has a fixed shaft and is movable. The roller is supported so as to be movable up and down. The movable roller is pressed against the fixed roller with a constant pressing force by a leaf spring or the like. The detection device detects the displacement amount of the movable roller as the thickness of the paper sheet when the paper sheet passes between the rollers.
[0003]
When measuring the thickness distribution of a paper sheet along a direction perpendicular to the transport direction, a plurality of the roller pairs are arranged in a direction perpendicular to the transport direction, and a plurality of positions of the paper sheet are measured.
[0004]
Further, as another detection method, a method is known in which a distance to a measurement object is measured by an optical distance meter arranged above and below the measurement object, and a difference between both measurement results is detected as a thickness. . Furthermore, according to the detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-110605, the object to be measured is sandwiched from both sides by an elastic band having a printed coil at the tip, and the impedance change of the coil in contact with the object to be measured is It is detected as the thickness of the measurement object.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of sandwiching the paper sheet by the fixed roller and the movable roller and detecting the thickness by the displacement of the movable roller, if the force to press the movable roller is weak, when the traveling object to be measured enters the front end or the rear end comes off, Or, when there is a sudden change in thickness, such as when a tape is stuck on a paper sheet, the movable roller becomes in a vibrating state and the followability to the paper sheet decreases. Therefore, accurate thickness detection becomes difficult.
[0006]
On the other hand, if the pressing force of the movable roller is too strong, the paper sheets cannot be spread and passed between the rollers, and are jammed, and the thickness cannot be measured. Therefore, normally, the member supporting the movable roller is a leaf spring, and the pressing force is set to a value close to the limit at which the movable roller can suppress the vibration of the movable roller and the sheet can pass through the movable roller. .
[0007]
However, since the rigidity of paper sheets varies, paper sheets with low rigidity often cannot pass between the rollers and are often jammed. Further, if the object to be measured is strongly swung in the thickness direction while traveling, the detection device measures this swing as the displacement amount of the movable roller. As a result, there are problems such as a decrease in measurement accuracy.
[0008]
Further, in the method of detecting the thickness using an optical distance meter, an error occurs in the measurement result because the amount of reflected light varies depending on the color of the object to be measured. An optical distance meter that is not affected by color is expensive and has a large outer dimension, and thus has a problem that the installation place is limited.
[0009]
Furthermore, the detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-110605 is a contact method using an elastic band-like body, and the movable part is lightweight and has good followability to changes in thickness, but the contact part has wear resistance. In order to have it, it is necessary to install a special thin film or a ceramic chip, which limits the application.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a thickness detection device capable of detecting the thickness of the object to be measured with high accuracy without causing clogging.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a thickness detection device according to an aspect of the present invention is provided along a conveyance path along which a measured object travels, and a fixed contact through which the conveyed measured object contacts and passes. A movable member provided to face the contact portion with the conveyance path interposed therebetween, and a support portion that supports the movable member so as to be displaceable in a direction in which the movable member comes into contact with and separates from the contact portion. The amount of displacement of the movable member is detected when the object to be measured passes between the pressing portion in which the pressing force in the direction in contact with the contact portion is applied to the movable member and the contact portion and the movable member. a detector for a detecting means for detecting the displacement speed of the movable member, a driving coil for applying a braking force based on the displacement velocity detected by this detecting means to said movable member, and an active damper for chromatic, and the And the thickness of the object to be measured is detected.
[0012]
According to the thickness detection device configured as described above, when the object to be measured passes between the movable member and the contact portion, the movable member is displaced by the thickness of the object to be measured, and the amount of displacement is detected by the detector. Detect by. Although the movable member tries to jump up due to the impact force when the tip of the object to be measured collides, the active damper can suppress the jumping of the movable member and can immediately attenuate the vibration of the movable member due to the collision force. Thereby, the thickness and thickness change of the object to be measured can be detected stably. Further, even when the object to be measured is strongly swung in the thickness direction while traveling, the swing of the movable member can be suppressed by the active damper.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a thickness detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, for example, a thickness detection device that detects the thickness of a paper sheet P as an object to be measured is provided adjacent to the conveyance path 18 of the paper sheet P. Here, the paper sheet P is transported substantially horizontally along the direction of the arrow A in a state where both ends are sandwiched by a plurality of transport belts 17 disposed vertically along the transport path 18.
[0014]
The thickness detection device includes a fixed unit 34 provided below the conveyance path 18 and a detection unit 36 provided above the conveyance path. The fixed unit 34 has a fixed first base 2 disposed below the conveyance path 18. The first base 2 is provided with a fixed roller 4 via a bracket 5 and is positioned between the conveyor belts 17. The fixed roller 4 that functions as a contact portion is rotatably supported by a pivot 6 that extends in a direction orthogonal to the conveyance path 18 and is disposed along the conveyance path. Then, the paper sheet P traveling on the transport path 18 passes through the fixed roller 4 in contact therewith.
[0015]
On the other hand, the detection unit 36 includes a fixed second base 3 disposed above the transport path 18. A movable roller 7 that functions as a movable member, an eddy current displacement sensor 12 that functions as a detector, and an active damper 13 that attenuates vibration of the movable roller are attached to the second base 3.
[0016]
More specifically, the movable roller 7 is disposed to face the fixed roller 4 with the conveyance path 18 therebetween, and is supported by the cantilever 10. The cantilever 10 has a base end fixed to the second base 3 via the holder 11 and is provided substantially horizontally and with a predetermined gap from the second base. The movable roller 7 is attached to the free end of the cantilever 10 via a bracket 8. The movable roller 7 is rotatably supported by a pivot 9 extending in a direction orthogonal to the conveyance path 18 and is disposed along the conveyance path.
[0017]
The cantilever 10 is formed by a leaf spring. Therefore, the movable roller 7 is supported by the cantilever 10 so as to be displaceable in a direction in which the movable roller 7 is in contact with and away from the fixed roller 4, that is, in a direction substantially perpendicular to the pivot 9. At the same time, the movable roller 7 is applied with a pressing force in the direction of contact with the fixed roller 4 due to the spring characteristics of the cantilever 10 and is normally in contact with the fixed roller 4.
As described above, the cantilever 10 functions as a support portion that supports the movable roller 7 so as to be displaceable, and a pressing portion that applies a predetermined pressing force to the movable roller. The bracket 8 may be formed integrally with the cantilever 10.
[0018]
The displacement sensor 12 is fixed to the second base 2 and faces the cantilever 10 with a predetermined gap. The cantilever 10 is made of a conductor. Therefore, when the cantilever 10 is displaced according to the displacement of the movable roller 7, the eddy current changes, and the displacement sensor 12 detects the change of the eddy current to detect the displacement amount of the cantilever, that is, the displacement amount of the movable roller 7. To do.
[0019]
Instead of forming the cantilever 10 with a conductor, a conductive thin plate or the like may be attached to the surface of the cantilever. The detector is not limited to the eddy current type displacement sensor, and a strain gauge for detecting strain of the cantilever accompanying displacement of the movable roller 7, an optical displacement meter for optically detecting displacement of the cantilever, and the like can be used. .
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 3, the active damper 13 includes a coil unit 25 formed in a substantially cylindrical shape, and a columnar movable magnet 23 disposed inside the coil unit. The coil unit 25 is attached to the second base 3 and is located above the movable roller 7. The movable magnet 23 is formed of a permanent magnet, and one end side in the axial direction is magnetized to the N pole and the other end side is magnetized to the S pole.
[0021]
The movable magnet 23 is coupled to the free end of the cantilever 10 via a coupling rod 14 that extends coaxially with the movable magnet. The coil unit 25, the movable magnet 23, and the connecting rod 14 are arranged such that the central axis C passes through the center of the movable roller 7 and substantially coincides with the moving direction of the movable roller. As a result, the movable magnet 23 is supported so as to be movable in the coil unit 25 in conjunction with the displacement of the movable roller 7 and along the displacement direction of the movable roller.
[0022]
On the other hand, the coil unit 25 has a substantially cylindrical coil bobbin 20 around which a detection coil 21 and a drive coil 22 are wound. The outer periphery of the coil bobbin 20 is covered with a cylindrical cover 26.
[0023]
The detection coil 21 is provided adjacent to the outside of the movable magnet 23 and generates an induced voltage corresponding to the displacement speed of the movable magnet. The drive coil 22 is provided adjacent to the outside of the movable magnet 23, generates a magnetic field in a direction opposite to the displacement direction of the movable magnet based on the induced voltage generated by the detection coil 21, and applies the magnetic field to the movable magnet 23. . The detection coil 21 and the drive coil 22 are provided apart from each other along the axial direction of the coil bobbin 20.
[0024]
As shown in FIG. 4, the drive circuit of the active damper 13 includes an amplifier 30 and a power amplifier 31 provided between the detection coil 21 and the drive coil 33, and these amplifier and power amplifier include the detection coil. The induced voltage generated in step 1 is amplified and supplied to the drive coil.
[0025]
As shown in FIGS. 3, 5, and 6, the active damper 13 includes a plurality of support magnets 24 that support the movable magnet 23 in a floating state by a magnetic force. These support magnets 24 are fixed to the outer periphery of the coil bobbin 20 and are located outside the movable magnet 23. Three or more, for example, four support magnets 24 are provided, and are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the coil bobbin 20.
[0026]
Each support magnet 24 is arranged so that the surface facing the movable magnet 23 has the same polarity. For example, each support magnet 24 is magnetized so that the inside of the coil bobbin 20 has an S pole and the outside has an N pole. The movable magnet 23 receives a repulsive force or an attracting force from the surroundings due to the interaction of magnetic forces generated from the movable magnet and the support magnet 24. As a result, the movable magnet 23 is supported inside the coil bobbin 20 in a floating state, that is, in a non-contact state with the inner peripheral surface of the coil bobbin 20. Therefore, the movable magnet 23 can move smoothly without receiving frictional resistance or the like.
[0027]
Next, the thickness detection operation of the thickness detection apparatus configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1, the movable roller 7 of the detection unit 36 is in contact with the fixed roller 4 in the non-detection state. At this time, the movable roller 7 is in contact with the fixed roller with a weak pressing force set to such an extent that the paper sheet P traveling between the movable roller 7 and the fixed roller 4 is not jammed due to the spring characteristic of the cantilever 10. . The pressing force of the movable roller 7 is set to an arbitrary value by adjusting the thickness and inclination of the holder 11 in advance.
[0028]
When the thickness is detected, the paper sheet P is conveyed to the thickness detection device while being sandwiched by the conveyance belt 17. When the paper sheet P enters between the fixed roller 4 and the movable roller 7, the fixed roller and the movable roller are pushed by the paper sheet P and rotate around the pivot shafts 6 and 9, respectively. At the same time, the movable roller 7 is lifted upward by the thickness of the paper sheet P. When the cantilever 10 is displaced together with the movable roller 7, the eddy current changes, and the displacement sensor 12 detects the change in the eddy current and detects the displacement amount of the cantilever, that is, the displacement amount of the movable roller 7. And the thickness of the paper sheet P can be measured from the detected displacement amount.
[0029]
Here, when the paper sheet P has a predetermined speed, the paper sheet P collides with the fixed roller 4 and the movable roller 7. When this impact force is greater than the pressing force of the cantilever 10, the movable roller 7 is flipped up and displaced beyond the thickness of the paper sheet P, and further enters a vibration state. Therefore, if the active damper is not provided, as shown in FIG. 7A, the detection output of the displacement sensor 12 greatly fluctuates after the start of detection, and the decay time t until this fluctuation attenuates and stabilizes is long. turn into. Therefore, the responsiveness of the detection device is low, and it becomes difficult to measure the thickness of the paper sheet P stably and accurately over the entire length of the paper sheet P.
[0030]
On the other hand, according to the detection device according to the present embodiment, when the movable roller 7 is displaced upward, this displacement is transmitted to the movable magnet 23 of the active damper 13 via the connecting rod 14. It moves in conjunction with the movable roller 7. Then, the magnetic lines of force generated from the movable magnet 23 cross the detection coil 21, and the detection coil 21 generates an induced voltage proportional to the displacement speed of the movable magnet 23. The induced voltage is amplified by the amplifier 30 and the power amplifier 31 and then fed back to the drive coil 22. Thereby, a magnetic field is generated from the drive coil 22.
[0031]
The generated magnetic field acts on the movable magnet 23 to generate a force in the direction opposite to the displacement direction of the movable magnet so as to suppress the displacement of the movable magnet. Since the force in the opposite direction acts as a braking force for the movable roller 7, it is possible to immediately attenuate the vibration of the movable roller. Therefore, as shown in FIG. 7B, the vibration attenuation time t of the detection output in the displacement sensor 12 is significantly shortened compared to the attenuation time when no active damper is provided.
[0032]
Even when the displacement amount of the movable roller 7 is small, the active damper 13 can generate a large braking force if the displacement speed is high, and can effectively act even on an object having a small thickness such as a paper sheet. The vibration of the movable roller can be suppressed. Therefore, the movable roller 7 is displaced according to the thickness of the paper sheet P immediately after the measurement is started, and the detection device stabilizes the thickness and the thickness change of the paper sheet P and the total length of the paper sheet P. It is possible to measure accurately over a wide range. In addition, the pressing force applied to the movable roller 7 by the cantilever 10 can be set small, and the jamming of the paper sheet P can be eliminated. Furthermore, even when the paper sheet P that is being traveled strongly swings in the thickness direction during thickness detection, the active damper 13 suppresses the swing of the movable roller 7 and maintains stable thickness detection. Can do.
[0033]
Next, a thickness detection apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, according to the present embodiment, the abutting portion that abuts on the object to be measured includes a block-like or plate-like support member 32 instead of the fixed roller, and the movable member is movable. For example, a hemispherical or semicylindrical contact 33 is provided instead of the roller. The contact surface of the support member 32 that comes into contact with the paper sheet P is formed into a curved surface that is convex on the conveyance path 18 side. However, the contact surface is not limited to a curved surface, and may be a flat surface.
[0034]
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. In the second embodiment configured as described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In the second embodiment, a fixed roller similar to that in the first embodiment may be used as the contact portion and may be combined with the contactor 33. Alternatively, the movable member may be the same as that in the first embodiment. A similar movable roller may be used and combined with the support member 32.
[0035]
As shown in FIG. 9, the detection device according to the third embodiment includes a pair of detection units 36 a and 36 b provided opposite to both sides of the transport path 18, and each detection unit is the first described above. It is comprised similarly to the detection unit 36 which concerns on this embodiment.
[0036]
That is, the detection unit 36a detects the displacement of the first movable roller 7a that functions as a movable member, the first cantilever 10a that supports the first movable roller and functions as a pressing portion, and the first movable roller. The first active damper 13a is connected to the first movable roller via the displacement sensor 12a and the first connecting rod 14a, and applies a braking force corresponding to the displacement speed of the first movable roller to the first movable roller. And the base end part of the 1st cantilever 10a is fixed to the base 3a via the holder 11a, and the 1st displacement sensor 12a and the 1st active damper 13a are similarly attached to the base 3a.
[0037]
Similarly, the detection unit 36b includes a base 3b, a second movable roller 7b, a second cantilever 10b, a holder 11b, a second displacement sensor 12b, a second active damper 13b, a connecting rod 14b, and the like.
[0038]
The detailed configuration of each of the detection units 36a and 36b is the same as that of the detection unit 36 in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
These detection units 36a and 36b are arranged symmetrically with respect to the conveyance path 18, and the first and second movable rollers 7a and 7b are arranged to face each other with the conveyance path in between. Further, the first and second movable rollers 7a and 7b are supported by the first and second cantilevers 10a and 10b so as to be displaceable in directions in which they come into contact with each other and receive a pressing force in a direction in which they come into contact with each other. Yes.
In addition, the thickness detection device includes a measurement unit 38 that measures the thickness of the paper sheet P from the difference between the displacement amounts detected by the first and second displacement sensors 12a and 12b.
[0039]
According to the thickness detection device configured as described above, in the non-detection state, the first and second movable rollers 7a and 7b are pressed by the first and second cantilevers 10a and 10b and are in contact with each other. . When the paper sheet P passes between the first and second movable rollers 7a and 7b during thickness detection, these movable rollers are pushed by the paper sheet P and rotate around the pivot shafts 9a and 9b, respectively. At the same time, the first and second movable rollers 7a and 7b are moved upward or downward by the thickness of the paper sheet P.
[0040]
When the first and second cantilevers 10a and 10b are displaced together with the first and second movable rollers 7a and 7b, the eddy current varies. The first and second displacement sensors 12a and 12b detect fluctuations of the eddy currents, respectively, to determine the displacement amounts of the first and second cantilevers 10a and 10b, that is, the displacement amounts of the first and second movable rollers 7a and 7b. Detect.
[0041]
For example, if the upward displacement amount is positive and the downward displacement amount is negative with respect to the conveyance path 18, the measurement unit 38 determines the difference between the displacement amounts detected by the first and second displacement sensors 12a and 12b. From this, the thickness of the paper sheet P is measured.
[0042]
Further, at the time of thickness detection, the first and second active dampers 13a and 13b apply a braking force according to the displacement speed of the first and second movable rollers 7a and 7b by the same action as in the first embodiment. The vibrations of the movable rollers are immediately damped by applying them to the first and second movable rollers, respectively.
[0043]
Also in the third embodiment configured as described above, the thickness detection device stably measures the thickness and thickness change of the paper sheet P and accurately measures the entire length of the paper sheet P. can do. In addition, the pressing force applied to the first and second movable rollers can be set small, and the jamming of the paper sheet P can be eliminated. Furthermore, even when the paper sheet P that is running is strongly swung in the thickness direction at the time of detecting the thickness, the first and second movable rollers 7 are prevented from swinging by the action of the first and second active dampers, Stable thickness detection can be maintained.
[0044]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, as shown in FIG. 10, the drive circuit for the active damper 13 may include a differentiation circuit 40. The differentiation circuit 40 is connected between the detection coil 21 and the drive coil 22, differentiates an induced voltage generated in the detection coil, and inputs the differentiated voltage to the power amplifier 31. In this case, the differential circuit 40 can increase the induced voltage in proportion to the displacement acceleration of the movable member, thereby improving the sensitivity of the active damper.
[0045]
In the active damper 13, the support magnet 24 for floatingly supporting the movable magnet 23 may be disposed inside the detection coil 21 or the drive coil 22, and further disposed outside the detection coil 21 or the drive coil 22. The floating support effect can be obtained. The detection coil 21 and the drive coil 22 may be installed concentrically.
Moreover, the thickness detection apparatus according to the present invention can be applied to thickness detection of various objects to be measured without being limited to paper sheets.
[0046]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a thickness detection device that can suppress the vibration of the movable member and detect the thickness of the object to be measured with high accuracy without causing clogging.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a thickness detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a part of the thickness detection device.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an active damper of the thickness detection device.
FIG. 4 is a diagram showing a drive circuit for the active damper.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing the floating support structure of the active damper.
FIG. 7 is a diagram showing the thickness detection characteristics of the thickness detection device in comparison with the detection characteristics of a conventional device.
FIG. 8 is a side view showing a thickness detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view showing a thickness detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a modified example of the drive circuit of the active damper.
[Explanation of symbols]
P ... paper sheet, 2 ... first base, 3 ... second base, 4 ... fixed roller,
7 ... movable roller, 10 ... cantilever, 12 ... displacement detector,
18 ... conveyance path, 13 ... active damper, 21 ... detection coil,
22 ... Driving coil, 23 ... Movable magnet, 24 ... Support magnet,
25 ... Coil unit, 30 ... Amplifier, 31 ... Power amplifier,
36, 36a, 36b ... detection unit, 40 ... differentiation circuit.

Claims

A fixed abutting portion provided along a conveyance path along which the object to be measured travels, and through which the object to be measured that is conveyed contacts and passes;
A movable member provided to face the contact portion with the conveyance path interposed therebetween;
A support part that supports the movable member so as to be displaceable in a direction in which the movable member comes into contact with and separates from the contact part;
A pressing portion that applies a pressing force in a direction in contact with the contact portion to the movable member;
A detector that detects the amount of displacement of the movable member when an object to be measured passes between the contact portion and the movable member;
An active damper for chromatic detection means for detecting the displacement speed of the movable member, a drive coil to be applied to the movable member the braking force based on the displacement velocity detected by the detection means, and
A thickness detector for detecting the thickness of the object to be measured.

The active damper is further connected to the movable member, and further includes a movable magnet supported so as to be movable along a displacement direction of the movable member,
The detection means is provided adjacent to the movable magnet and has a detection coil that generates an induced voltage according to the displacement speed of the movable magnet, and the drive coil is provided adjacent to the movable magnet, The thickness detection device according to claim 1, wherein a magnetic field in a direction opposite to a displacement direction of the movable magnet is generated based on an induced voltage generated from the detection coil and applied to the movable magnet.

3. The thickness detection device according to claim 2, wherein the active damper includes an amplifier provided between the detection coil and the drive coil and amplifying an induced voltage generated in the detection coil and supplying the amplified voltage to the drive coil.

The thickness detection apparatus according to claim 3 , wherein the active damper includes a differentiation circuit that is provided between the detection coil and the drive coil and differentiates an induced voltage generated in the detection coil and inputs the differentiated voltage to the amplifier.

5. The thickness detection device according to claim 1, wherein the active damper includes a support magnet provided around the movable magnet and supporting the movable magnet in a floating state by a magnetic force.

The said support part is equipped with the fixed base, the cantilever which has the free end part which supported the said movable member, and the base end part supported by the said base, In any one of Claim 1 thru | or 5 The thickness detector described.

The thickness detection device according to claim 6, wherein the cantilever is formed by a leaf spring and constitutes the pressing portion.

The thickness detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the movable member includes a movable roller rotatably supported around a pivot extending in a direction orthogonal to the conveyance path.

The thickness detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein the contact portion includes a fixed roller that is rotatably supported around a pivot extending in a direction orthogonal to the conveyance path.

A first and a second movable member, which are opposed to each other with a conveyance path along which the object to be measured travels interposed therebetween, through which the object to be measured is in contact and passes;
First and second support portions that support the first and second movable members so as to be displaceable in a direction in which they move toward and away from each other;
First and second pressing portions that respectively apply a pressing force in a direction in which the first and second movable members contact each other to the first and second movable members;
First and second detectors for detecting displacements of the first and second movable members, respectively, when the object to be measured passes between the first movable member and the second movable member;
First and second active dampers coupled to the first and second movable members, respectively, for applying a braking force according to the displacement speeds of the first and second movable members to the first and second movable members, respectively; ,
A measuring unit for measuring the thickness of the object to be measured according to the displacement amounts of the first and second movable members detected by the first and second detectors;
Thickness detection device with