JP3951572B2 - 厚さ測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定対象物の厚さを測定する厚さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の厚さ測定装置の構成図である。
図４に示す従来の厚さ測定装置１０２は、測定対象物１０１と接触する測定子１０３と、この接触子１０３の下方に配置された吸着手段１０４と、エアを供給するエア供給口１５１ａ及び測定器に接続される接続口１５１ｂを有する第１密閉室１５１と、この第１密閉室１５１内の圧力変化に応じて伸縮するベローズ部１５２ａを有する第２密閉室１５２と、ベローズ部１０６ａを伸長させる方向に付勢するスプリング１５２ｃと、ベローズ部１０６ｂの伸縮動作に応じて接触子１０３を上下動するシャフト１５３ａと、ベローズ部１５２ａ内と外部との間でエアを流通させるオリフィス１０６ｂとを備えている。
【０００３】
次に、従来の厚さ測定装置の動作を説明する。
エア流入口１５１ａから第１密閉室１５１内にエアが供給されると、第１密閉室１５１ａ内の圧力が上昇して、この圧力に比例する加圧力がベローズ部１５２ａに作用する。その結果、スプリング１５２ｃの付勢力に抗してベローズ部１５２ａが圧縮して、シャフト１５３ａが押し出されて下方に移動し、接触子１０３が測定対象物１０１と接触する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の厚さ測定装置１０２では、オリフィス１０６ｂを通過するエアの流路抵抗により接触子１０３の駆動速度が設定されていた。従来の厚さ測定装置１０２では、緊急時に接触子１０３が測定対象物１０１から退避する速度を速くするために、オリフィス１０６ｂを通過するエアの流路抵抗が小さく設定されていた。このために、接触子１０３が測定対象物１０１に接触する速度が速くなり、測定対象物１０１が薄くて弱い紙や表面が傷付きやすい紙などである場合には、接触子１０３を接触させると紙に損傷を与えるおそれがあった。
【０００５】
この発明の課題は、測定対象物に与える損傷を少なくすることができる厚さ測定装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。請求項１の発明は、
測定対象物の厚さを測定する厚さ測定装置であって、
前記測定対象物と接触する接触子と、
前記測定対象物に前記接触子を接触させるとともに、前記測定対象物から前記接触子を退避させるために、この接触子を駆動する駆動手段と、
気体の流入によって室内の圧力が変化する第１密閉室と、
前記第１密閉室内の圧力変化に応じて容積が変化するベローズからなる第２密閉室と、
前記ベローズの容積変化に応じて前記接触子を動作させる動作機構部とを備え、
前記動作機構部は、前記ベローズの中心を貫通して配置され一端が前記接触子と連結する連結軸と、
前記連結軸をスライド自在に支持する軸受けと、からなり、
前記軸受けの一方には貫通孔からなるオリフィスが形成されるとともに、前記連結軸との間にエアを流通させる流通路が設けられ、前記ベローズ内の内圧が外気よりも高い場合には前記貫通孔を閉塞する薄板状の弾性部材からなるリードバルブを設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る厚さ測定装置の構成図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る厚さ測定装置の動作を説明するための図であり、図２（Ａ）は測定対象物に接触子を接触させる接触動作を示し、図２（Ｂ）は測定対象物から接触子を退避させる退避動作を示す。
【００１２】
測定対象物１は、植物繊維、鉱物繊維、動物繊維又は合成繊維若しくはこれらの混合物を膠着させて製造した紙、繊維状無機材料を配合した紙、合成高分子物質などを素材として製造した合成紙、木材パルプ又は古紙などを原料として製造した板紙、織機を使わずに天然繊維、再生繊維又は合成繊維などを処理して製造した不織布などである。測定対象物１は、例えば、抄紙機のドライヤパートなどから搬出されて、図１に示す矢印方向に移動する。
【００１３】
厚さ測定装置２は、測定対象物１の厚さを測定する装置である。厚さ測定装置２は、抄紙機の幅方向に走査して紙の坪量、水分及び灰分などを連続的に計測するＢＭ計に搭載されるキャリパ計（紙厚計）である。厚さ測定装置２は、図１に示すように、接触子３と、吸着手段４と、駆動手段５と、速度調整手段６とを備えている。
【００１４】
接触子３は、測定対象物１と接触する部材（ターゲット）である。接触子３は、矢印方向に移動する測定対象物１の上側表面と加圧接触する耐摩耗性のセラミックス端子３ａと、このセラミックス端子３ａを固定するアルミニウム板３ｂとを備えている。
【００１５】
吸着手段４は、測定対象物１を吸着する装置である。吸着手段４は、矢印方向に移動する測定対象物１の下側表面を吸着する測定基準面４ａと、接触子３との間に発生する渦電流損失を検出するコイル４ｂとを備えている。吸着手段４は、接触子３の下方に配置されている。
【００１６】
駆動手段５は、測定対象物１に接触子３を接触させるとともに、測定対象物１から接触子３を退避させるために、この接触子３を駆動する装置である。駆動手段５は、接触子３を上下方向に動作させる。駆動手段５は、第１密閉室５１と、第２密閉室５２と、動作機構部５３とを備えている。
【００１７】
第１密閉室５１は、エアの流入によって室内の圧力が変化する密閉容器である。第１密閉室５１は、密閉された内部空間にエアが供給される空気圧チャンバである。第１密閉室５１は、エアが流入するエア流入口５１ａと、内部の圧力を測定する圧力測定器に接続される接続口５１ｂと、シャフト５３ａをスライド自在に支持する軸受５１ｃとを備えている。
【００１８】
第２密閉室５２は、第１密閉室５１内の圧力変化に応じて容積が変化する密閉容器である。第２密閉室５２は、第１密閉室５１内に収容されている。第２密閉室５２は、第１密閉室５１内の圧力変化に応じて伸縮するベローズ部５２ａと、ベローズ部５２ａの上部をシャフト５３ａに固定する上側固定部材５２ｂと、ベローズ部５２ａの下部を第１密閉室５１に固定する下側固定部材５２ｃと、上側固定部材５２ｂと下側固定部材５２ｃとの間に挟み込まれ、ベローズ５２ａを伸長する方向に付勢するスプリング５２ｃとを備えている。
【００１９】
動作機構部５３は、第２密閉室５２の容積変化に応じて接触子３を動作させる機構部分である。動作機構部５３は、シャフト５３ａと、軸受５３ｂと、連結部材５３ｃとを備えている。シャフト５３ａは、接触子３とベローズ部５２とを連結する連結軸であり、ベローズ部５２の伸縮動作に応じて上下方向に駆動する。シャフト５３ａは、ベローズ部５２ａ内を貫通する部分がスプリング５２ｃに挿入されている。シャフト５３ａの上端部側は、軸受５１ｃに挿入されており、シャフト５３ａの下端部側は軸受５３ｂに挿入されている。軸受５３ｂは、シャフト５３ａをスライド自在に支持する部材である。接続部材５３ｃは、接触子３とシャフト５３ａの下端部とを接続する部材である。
【００２０】
速度調整手段６は、接触子３の駆動速度を調整する装置である。速度調整手段６は、図２（Ａ）に示すように、測定対象物１に接触子３を接触させる（第２密閉室５２の容積が小さくなる）ときには、この第２密閉室５２内から排出するエアの流量を減少させて、接触子３の駆動速度を遅くする。一方、速度調整手段６は、図２（Ｂ）に示すように、測定対象物１から接触子３を退避させる（第２密閉室５２の容積が大きくなる）ときには、この第２密閉室５２内に流入するエアの流量を増加させて、接触子３の駆動速度を速くする。速度調整手段６は、図１及び図２に示すように、リードバルブ６ａと、オリフィス６ｂと、流通路６ｃとを備える流量調整装置である。
【００２１】
リードバルブ６ａは、ベローズ部５２ａが圧縮するときには、このベローズ５２ａ内のエアの排出を規制し、ベローズ部５２ａが伸長するときには、このベローズ５２ａ内にエアの流入を許容するバルブである。リードバルブ６ａは、図１及び図２に示すように、可撓性を有する薄板状の弾性部材であり、流通路６ｃをエアが常時流通可能な状態でオリフィス６ｂを塞ぐように、軸受５３ｂの上側表面に取り付けられている。リードバルブ６ａは、ベローズ部５２ａ内の圧力が外気圧よりも高いときには、ばね作用によりオリフィス６ｂを閉鎖し、ベローズ部５２ａ内の圧力が外気圧よりも低くなると、図２（Ｂ）に示すように撓みオリフィス６ｂを開放する。
【００２２】
オリフィス６ｂは、ベローズ部５２ａ内にエアを流入させる通路である。オリフィス６ｂは、図１及び図２に示すように、軸受５３ｂを貫通して形成されている。オリフィス６ｂは、上側開口部がベローズ部５２ａ内にリードバルブ６ａによって閉鎖及び開放されており、下側開口部が大気開放されている。
【００２３】
流通路６ｃは、シャフト５３ａと軸受５３ｂとの間の間隙部でエアを流通させる通路である。流通路６ｃは、ベローズ部５２ａが圧縮するときには、このベローズ５２ａ内から外部にエアを流出させ、ベローズ部５２ａが伸長するときには、ベローズ５２ａ内に外部からエアを流入させる。流通路６ｃは、オリフィス６ｂに比べて流路抵抗が大きい。流通路６ｃは、上側開口部がベローズ部５２ａ内に開放されており、下側開口部が大気開放されている。
【００２４】
次に、この発明の第１実施形態に係る厚さ測定装置の動作を説明する。
（接触動作）
図１に示すエア流入口５１ａからエアが供給されると、第１密閉室５１内のエア圧が上昇して第２密閉室５２に加圧力が作用する。その結果、図２（Ａ）に示すように、スプリング５２ｃの付勢力に抗してベローズ部５２ａが圧縮し、上側固定部材５２ｂとシャフト５３ａとが一体となって下方に移動を開始する。ベローズ部５２ａが圧縮すると、ベローズ部５２ａ内のエア圧が徐々に上昇する。このときに、ベローズ５２ａ内のエア圧が外気圧よりも高い場合には、リードバルブ６ａが弾性力によってオリフィス６ｂを閉鎖する。このために、ベローズ部５２ａ内のエアが流通路６ｃのみを通過して外部に排出される。流通路６ｃはオリフィス６ｂに比べて流路抵抗が大きいために、測定対象物１に接触子３が接触するときの駆動速度が遅くなる。
【００２５】
図１に二点鎖線で示すように、第２密閉室５２に作用する加圧力とスプリング５２ｃの付勢力とが釣り合う位置まで接触子３が移動すると、測定対象物１の上側表面に接触子３が押し付けられて、接触子３と測定基準面４ａとの間に測定対象物１が挟み込まれる。厚さ測定装置２は、接触子３とコイル４ｂとの間の距離を渦電流の変化として検出し、抄紙工程などにおいて高速度で移動する測定対象物１の厚さをオンラインで測定する。
【００２６】
（退避動作）
図１に示す第１密閉室５１内のエア圧が低下すると、図２（Ｂ）に示すように、スプリング５２ｃの付勢力によってベローズ部５２ａが伸長し、上側固定部材５２ｂとシャフト５３ａとが一体となって上方に移動を開始する。ベローズ部５２ａが伸長すると、ベローズ部５２ａ内のエア圧が徐々に低下する。このときに、ベローズ部５２ａ内のエア圧が外気圧よりも低い場合には、リードバルブ６ａが撓みオリフィス６ｂを開放する。このために、オリフィス６ｂと流通路６ｃとをエアが通過して、ベローズ部５２ａ内にエアが流入する。接触動作時には流通路６ｃのみをエアが通過したが、退避動作時にはオリフィス６ｂと流通路６ｃとをエアが通過するために、接触動作時に比べて退避動作時には流路抵抗が小さくなり、測定対象物１から接触子３が退避するときの駆動速度が速くなる。
【００２７】
この発明の第１実施形態に係る厚さ測定装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、駆動手段５が接触子３を駆動するときの駆動速度を速度調整手段６が調整する。このために、測定対象物１に接触子３を接触させるときの接触子３の駆動速度と、測定対象物１から接触子３を退避させるときの接触子３の駆動速度とを変化させることができる。
【００２８】
(2) この第１実施形態では、測定対象物１に接触子３を接触させるときには、速度調整手段６が接触子３の駆動速度を遅くし、測定対象物１から接触子３を退避させるときには、速度調整手段６が接触子３の駆動速度を速くする。このために、薄くて弱い紙などに接触子３を接触させたときに紙の損傷を防止することができるとともに、緊急時などに接触子３を紙から迅速に退避させることができる。
【００２９】
(3) この第１実施形態では、第２密閉室５２の容積が小さくなるときには、速度調整手段６が第２密閉室５２内から排出するエアの流量を減少させ、第２密閉室５２の容積が大きくなるときには、速度調整手段６が第２密閉室５２内に流入するエアの流量を増加させる。このために、流入及び排出するエアの流量を調整することによって、接触子３の駆動速度を調整することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態に係る厚さ測定装置の構成図である。
以下では、図１及び図２に示す部材と同一の部材は、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図３に示す厚さ測定装置７は、接触子３と、吸着手段４と、駆動手段８と、速度調整手段９とを備えている。駆動手段８は、シリンダ８０内を往復移動するピストン８０ａに区画され、エアが流入する第１シリンダ室８１及び第２シリンダ室８２と、ピストン８０ａと接触子３とを連結するピストンロッド８３とを備えている。速度調整手段９は、逆止弁９ａと流量調整弁９ｂとを備える可変絞り付き逆止弁（スピードコントローラ）である。逆止弁９ａは、第２シリンダ室８２の容積が小さくなるときには、第２シリンダ室８２からエアの排出を規制し、第２シリンダ室８２の容積が大きくなるときには、第２シリンダ室８２にエアの流入を許容する。流量調整弁９ｂは、第２シリンダ室８２から排出されるエアの流量を調整するとともに、第２シリンダ室８２に流入するエアの流量を調整する。
【００３１】
次に、この発明の第２実施形態に係る厚さ測定装置の動作を説明する。
（接触動作）
図３に示すエア流入口５１ａから一定圧力のエアが供給されると、第１シリンダ室８１内のエア圧が上昇して、ピストンロッド８３が下方に移動を開始する。その結果、ピストン８０ａがシリンダ８０内を下方に移動して、第２シリンダ室８２の容積が小さくなる。第２シリンダ室８２内のエアが速度調整手段９に流入して、図中ａ→ｂ方向に流れるエアが流量調整弁９ｂのみを通過して排出すると、流量調整弁９ｂによって流量が調整される。このように、測定対象物１に接触子３を接触させるときには、流量調整弁９ｂのみをエアが通過するために、接触子３の駆動速度が遅くなる。
【００３２】
（退避速度）
速度調整手段９にエアが流入すると、図中ｂ→ａ方向に流れるエアが逆止弁９ａ及び流量調整弁９ｂを通過して第２シリンダ室８２内に流入する。その結果、第２シリンダ室８２内のエア圧が上昇して、ピストン８０ａがシリンダ８０内を上方に移動するととともに、ピストンロッド８３が上方に移動して、測定対象物１から接触子３が退避する。このように、測定対象物１から接触子３を退避させるときには、逆止弁９ａ及び流量調整弁９ｂをエアが通過するために、接触子３の駆動速度が速くなる。
【００３３】
この発明の第２実施形態に係る厚さ測定装置には、第１実施形態と同様に、接触時と退避時における接触子３の駆動速度を変化させることができる。その結果、接触時における接触子３の駆動速度が低下して、測定対象物１の損傷を防止することができるとともに、退避時における接触子３の駆動速度を向上させることができる。
【００３４】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この実施形態では、接触子３のみが駆動する厚さ測定装置を例に挙げて説明したが、接触子３及び吸着手段４の双方が駆動する厚さ測定装置についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、一定圧力のエアを供給する場合を例に挙げて説明したが、圧力を変化させてエアを供給してもよい。さらに、この実施形態では、エアを供給する場合を例に挙げて説明したが、エア以外の流体を供給してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、接触子の駆動速度を速度調整手段が調整するので、測定対象物に与える損傷を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る厚さ測定装置の構成図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る厚さ測定装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は測定対象物に接触子を接触させる接触動作を示し、（Ｂ）は測定対象物から接触子を退避させる退避動作を示す。
【図３】この発明の第２実施形態に係る厚さ測定装置の構成図である。
【図４】従来の厚さ測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 測定対象物
２，７ 厚さ測定装置
３ 接触子
４ 吸着手段
５，８ 駆動手段
５１ 第１密閉室
５２ 第２密閉室
５２ａ ベローズ部
５３ 動作機構部
５３ａ シャフト
５３ｂ 軸受
６，９ 速度調整手段
６ａ リードバルブ
６ｂ オリフィス
６ｃ 流通路
７ 厚さ測定装置
８０ シリンダ
８０ａ ピストン
８１ 第１シリンダ室
８２ 第２シリンダ室
８３ ピストンロッド
９ａ 逆止弁
９ｂ 流量調整弁

Claims (1)

1. 測定対象物の厚さを測定する厚さ測定装置であって、
   前記測定対象物と接触する接触子と、
   前記測定対象物に前記接触子を接触させるとともに、前記測定対象物から前記接触子を退避させるために、この接触子を駆動する駆動手段と、
   気体の流入によって室内の圧力が変化する第１密閉室と、
   前記第１密閉室内の圧力変化に応じて容積が変化するベローズからなる第２密閉室と、
   前記ベローズの容積変化に応じて前記接触子を動作させる動作機構部とを備え、
   前記動作機構部は、前記ベローズの中心を貫通して配置され一端が前記接触子と連結する連結軸と、
   前記連結軸をスライド自在に支持する軸受けと、からなり、
   前記軸受けの一方には貫通孔からなるオリフィスが形成されるとともに、前記連結軸との間にエアを流通させる流通路が設けられ、前記ベローズ内の内圧が外気よりも高い場合には前記貫通孔を閉塞する薄板状の弾性部材からなるリードバルブを設けたことを特徴とする厚さ測定装置。

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