JP4063947B2 - 繊維配向計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙の繊維配向を光学的に非接触測定する繊維配向計に関し、特に紙からの反射光を受光する受光素子の器差を補償する改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維配向計は、例えば特開平４−５７９８３号公報に開示されているように、紙の繊維方向が紙の流れ方向ＭＤ及び紙幅方向ＣＤに対してどの程度傾斜しているか測定する装置である。図５は、紙やウェブ上での光スポットの説明図で、縦軸は紙の流れ方向ＭＤ、横軸は紙幅方向ＣＤとなっている。断面円形のレーザー光が紙やウェブに照射され、楕円状の反射光が現れる。これは、レーザー光をスリットを用いて帯光とし、測定光の強度との相関関係から、紙による反射の際の繊維方向と光軸方向が直交する時が最も反射率が低く、平行する時が最も反射率が高くなる為である。従って、反射率が最も高くなる方向が繊維の配向方向となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、繊維配向計では受光素子は入射光軸を中心に沿面配置されている。しかし、各受光素子が個別の受光素子ブラケットに取り付けられる構造を採用すると、製造コストが高額になると共に、取付け姿勢がバラツクという課題があった。本発明は上述の課題を解決したもので、個別の受光素子の光軸が精度良く定められると共に、受光素子を保持する部材が安価に製造できる繊維配向計を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の繊維配向計は、被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等の光源１０と、この光源を中心として同一角度反射面に複数個設けられた受光素子２０と、この光源から照射された光が紙に散乱反射されて当該受光素子に検出される光路を確保する開口部を有するセンサ筐体４０とを具備し、この受光素子で測定された反射光の強度分布の方向性から紙の配向方向を定める繊維配向計において、前記センサ筐体との係合をするつば部５２と、前記各受光素子毎に設けられた受光素子装着穴５４と、前記光源からの照射光を前記紙に集光する集光レンズ１４を保持するレンズ装着穴５６を有する受光素子保持部５０を具備している。請求項１記載の構成によれば、一体型の受光素子保持部５０が、つば部５２、受光素子装着穴５４、並びにレンズ装着穴５６を有する点を明確にしている。尚、請求項２のように、一体型の受光素子保持部５０の材質をナイロン樹脂とすると、成型が容易に行える。
【０００６】
請求項３記載の繊維配向計は、被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等の光源１０と、この光源を中心として同一角度反射面に複数個設けられた受光素子２０と、この光源から照射された光が紙に散乱反射されて当該受光素子に検出される光路を確保する開口部を有するセンサ筐体４０とを具備し、この受光素子で測定された反射光の強度分布の方向性から紙の配向方向を定める繊維配向計において、前記センサ筐体との係合をするつば部５２と、前記各受光素子毎に設けられた受光素子装着穴５４と、前記光源からの照射光を前記紙に集光する集光レンズ１４を保持するレンズ装着穴５６を有する受光素子保持部５０と、前記センサ筐体と当該つば部との間隔を調整するスペーサ７０を設け、当該スペーサの厚みによって、前記被測定対象となる紙或いはシート状物体と前記センサ筐体の間隙を調整している。
【０００７】
請求項３記載の構成によれば、スペーサの厚みによって、被測定対象となる紙とセンサ筐体との間隙の調整がなされる。そこで、ギャップ長が異なる機器間でも、スペーサの厚みを調整するだけで、繊維配向計の共用化が推進される。尚、被測定面は投光軸と受光軸が交わる一平面である。請求項４によれば、被測定対象となる紙と前記センサ筐体の間隙の調整は、スペーサを装着して間隙を大きくする第１のギャップ長と、スペーサを装着せず間隙を小さくする第２のギャップ長とで、行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて、本発明を説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成断面図である。図において、光源１０は、被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等で、集光レンズ１４を用いて光源１０から放射される光を紙に集光する。受光素子２０は、光源１０を中心として例えば８〜１２個の複数個設けられた受光ダイオードで、紙の反射光を受光して電気信号に変換するもので、例えば光軸となす反射角度θを４０〜６５度、好ましくは５５度に選定すると、配向方向が精度良く測定できる。受光素子保持部５０は、センサ筐体４０の保護ガラス４２の装着位置と係合をするリング形状のつば部５２と、各受光素子２０毎に設けられた受光素子装着穴５４と、集光レンズ１４を保持するレンズ装着穴５６を有する。光源保持部６０は、レンズ装着穴５６と同心円状に受光素子保持部５０に固定されるもので、光源１０が所定の姿勢で保持される。
【０００９】
図２は、受光素子保持部５０の平面図である。ここでは、つば部５２の一部を切り欠いて位置決め部５１を形成して、センサ筐体４０に対する受光素子保持部５０の取付け角度を一義的に定めている。固定穴５３は、つば部５２に設けられたもので、ネジ等によって受光素子保持部５０をセンサ筐体４０に固定する。受光素子装着穴５４は、ここでは１２個設けられており、受光素子固定穴５５が一対一に設けられている。受光素子固定穴５５は、例えば受光素子２０を搭載するプリント基板を受光素子保持部５０に螺着するのに用いる。上部外周部５７は、レンズ装着穴５６と同心円状に設けられた円筒部で、光源保持部６０が固定される。
【００１０】
受光素子保持部５０は、樹脂成型や金属鋳造等によって一体にモジュール化される。材料としては、プラスチックの場合には比較的耐熱性の高いナイロン樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリフェニレン・サルファイド等を用いるとよく、金属の場合には軽量のアルミ合金やチタン合金を用いるが、安価な鋳鉄でも差し支えない。このように、樹脂成型や金属鋳造等によって一体にモジュール化すると、受光素子装着穴５４が正確に成型されるので、各受光素子の光軸に対する配置角度が設計通り正確に装着できる。
【００１１】
図３は、スペーサを装着した状態の繊維配向計の断面図である。スペーサ７０はリング状の円板で、センサ筐体４０とつば部５２との間に装着される。スペーサ７０の厚さΔは、第１のギャップ長ｇ１と第２のギャップ長ｇ２との差の半分程度とする。
Δ＝（ｇ２−ｇ１）／２ (1)
【００１２】
ここで、第１のギャップ長ｇ１は、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙の狭い値とし、第２のギャップ長ｇ２は、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙の広い値とする。紙面３０は、上側に位置するセンサ筐体４０と下部センサヘッド８０とで挟まれた領域を、走行するのが抄紙機や塗工機における一般的な構造となっている。
【００１３】
図４は、スペーサを装着しない状態の繊維配向計の断面図である。センサ筐体４０とつば部５２は直接接触しており、スペーサ７０が装着されていない。そこで、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙は、第２のギャップ長ｇ２となっている。尚、図３と図４の実施例においては、スペーサ７０の有無によってギャップ長ｇを調整するものを示したが、スペーサ７０に各種の厚みΔを用意して、各種のギャップ長ｇに応じて選択して装着してもよい。具体的な数値を例示すれば、第１のギャップ長ｇ１が５ｍｍ、第２のギャップ長ｇ２が１０ｍｍであれば、スペーサ７０の厚みΔは2.5ｍｍとなる。
【００１４】
繊維配向計のような光軸が紙面３０に対して垂直に入反射しない反射型の光学センサでは、ギャップ長ｇが変化すると光学的行路も同じく変化する。これは光学特性、引いては測定特性の差として反映される。しかし、ギャップ長ｇの変更に伴って測定特性が異なることは望ましくない。また、第１のギャップ長ｇ１と第２のギャップ長ｇ２で２系列の製品を用意することも考えられるが、製品の開発工数や管理工数を考えるとコストアップを招来して好ましくない。スペーサ７０の厚みΔで対応することで、紙面の位置と受光素子保持部５０の位置とで同一の光学的行路となり、測定特性に差が生じないという好ましい性質がある。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の繊維配向計によれば、つば部５２、受光素子装着穴５４、並びにレンズ装着穴５６を有する一体型の受光素子保持部５０により、光源を中心として同一角度反射面に複数個の受光素子を正確な取付け姿勢で装着することが容易に行う事ができる。そこで、個別の受光素子毎にブラケットを形成する場合に比較して、部品点数が削減されて製造コストが低減されると共に、プラスチック成型することで小型・軽量化が推進され、さらに取付け位置のバラツキが少なくなるので、検出精度が向上するという効果がある。さらに、請求項２のように、一体型の受光素子保持部５０の材質をナイロン樹脂とすると、成型が容易に行える。
【００１６】
請求項３記載の繊維配向計によれば、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙であるギャップ長ｇの調整を、スペーサ７０の厚みΔで対応することで、紙面の位置と受光素子保持部５０の位置とで同一の光学的行路となり、測定特性に差が生じないという好ましい性質がある。また、請求項４のようにスペーサの有無で対応すると、製品系列が単純化されて、製造コストと管理コストの削減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成斜視図である。
【図２】受光素子保持部５０の平面図である。
【図３】スペーサを装着した状態の繊維配向計の断面図である。
【図４】スペーサを装着しない状態の繊維配向計の断面図である。
【図５】紙やウェブ上での光スポットの説明図である。
【符号の説明】
１０ 光源
２０ 受光素子
３０ 紙面
４０ センサ筐体
５０ 受光素子保持部
７０ スペーサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙の繊維配向を光学的に非接触測定する繊維配向計に関し、特に紙からの反射光を受光する受光素子の器差を補償する改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維配向計は、例えば特開平４−５７９８３号公報に開示されているように、紙の繊維方向が紙の流れ方向ＭＤ及び紙幅方向ＣＤに対してどの程度傾斜しているか測定する装置である。図５は、紙やウェブ上での光スポットの説明図で、縦軸は紙の流れ方向ＭＤ、横軸は紙幅方向ＣＤとなっている。断面円形のレーザー光が紙やウェブに照射され、楕円状の反射光が現れる。これは、レーザー光をスリットを用いて帯光とし、測定光の強度との相関関係から、紙による反射の際の繊維方向と光軸方向が直交する時が最も反射率が低く、平行する時が最も反射率が高くなる為である。従って、反射率が最も高くなる方向が繊維の配向方向となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、繊維配向計では受光素子は入射光軸を中心に沿面配置されている。しかし、各受光素子が個別の受光素子ブラケットに取り付けられる構造を採用すると、製造コストが高額になると共に、取付け姿勢がバラツクという課題があった。本発明は上述の課題を解決したもので、個別の受光素子の光軸が精度良く定められると共に、受光素子を保持する部材が安価に製造できる繊維配向計を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の繊維配向計は、被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等の光源１０と、この光源を中心として同一角度反射面に複数個設けられた受光素子２０と、この光源から照射された光が紙に散乱反射されて当該受光素子に検出される光路を確保する開口部を有するセンサ筐体４０とを具備し、この受光素子で測定された反射光の強度分布の方向性から紙の配向方向を定める繊維配向計において、前記センサ筐体との係合をするつば部５２と、前記各受光素子毎に設けられた受光素子装着穴５４と、前記光源からの照射光を前記紙に集光する集光レンズ１４を保持するレンズ装着穴５６を有する受光素子保持部５０を具備している。請求項１記載の構成によれば、一体型の受光素子保持部５０が、つば部５２、受光素子装着穴５４、並びにレンズ装着穴５６を有する点を明確にしている。尚、請求項２のように、一体型の受光素子保持部５０の材質をナイロン樹脂とすると、成型が容易に行える。
【０００６】
請求項３記載の繊維配向計は、被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等の光源１０と、この光源を中心として同一角度反射面に複数個設けられた受光素子２０と、この光源から照射された光が紙に散乱反射されて当該受光素子に検出される光路を確保する開口部を有するセンサ筐体４０とを具備し、この受光素子で測定された反射光の強度分布の方向性から紙の配向方向を定める繊維配向計において、前記センサ筐体との係合をするつば部５２と、前記各受光素子毎に設けられた受光素子装着穴５４と、前記光源からの照射光を前記紙に集光する集光レンズ１４を保持するレンズ装着穴５６を有する受光素子保持部５０と、前記センサ筐体と当該つば部との間隔を調整するスペーサ７０を設け、当該スペーサの厚みによって、前記被測定対象となる紙或いはシート状物体と前記センサ筐体の間隙を調整している。
【０００７】
請求項３記載の構成によれば、スペーサの厚みによって、被測定対象となる紙とセンサ筐体との間隙の調整がなされる。そこで、ギャップ長が異なる機器間でも、スペーサの厚みを調整するだけで、繊維配向計の共用化が推進される。尚、被測定面は投光軸と受光軸が交わる一平面である。請求項４によれば、被測定対象となる紙と前記センサ筐体の間隙の調整は、スペーサを装着して間隙を大きくする第１のギャップ長と、スペーサを装着せず間隙を小さくする第２のギャップ長とで、行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて、本発明を説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成断面図である。図において、光源１０は、被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等で、集光レンズ１４を用いて光源１０から放射される光を紙に集光する。受光素子２０は、光源１０を中心として例えば８〜１２個の複数個設けられた受光ダイオードで、紙の反射光を受光して電気信号に変換するもので、例えば光軸となす反射角度θを４０〜６５度、好ましくは５５度に選定すると、配向方向が精度良く測定できる。受光素子保持部５０は、センサ筐体４０の保護ガラス４２の装着位置と係合をするリング形状のつば部５２と、各受光素子２０毎に設けられた受光素子装着穴５４と、集光レンズ１４を保持するレンズ装着穴５６を有する。光源保持部６０は、レンズ装着穴５６と同心円状に受光素子保持部５０に固定されるもので、光源１０が所定の姿勢で保持される。
【０００９】
図２は、受光素子保持部５０の平面図である。ここでは、つば部５２の一部を切り欠いて位置決め部５１を形成して、センサ筐体４０に対する受光素子保持部５０の取付け角度を一義的に定めている。固定穴５３は、つば部５２に設けられたもので、ネジ等によって受光素子保持部５０をセンサ筐体４０に固定する。受光素子装着穴５４は、ここでは１２個設けられており、受光素子固定穴５５が一対一に設けられている。受光素子固定穴５５は、例えば受光素子２０を搭載するプリント基板を受光素子保持部５０に螺着するのに用いる。上部外周部５７は、レンズ装着穴５６と同心円状に設けられた円筒部で、光源保持部６０が固定される。
【００１０】
受光素子保持部５０は、樹脂成型や金属鋳造等によって一体にモジュール化される。材料としては、プラスチックの場合には比較的耐熱性の高いナイロン樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート、ポリブチレン・テレフタレート、ポリフェニレン・サルファイド等を用いるとよく、金属の場合には軽量のアルミ合金やチタン合金を用いるが、安価な鋳鉄でも差し支えない。このように、樹脂成型や金属鋳造等によって一体にモジュール化すると、受光素子装着穴５４が正確に成型されるので、各受光素子の光軸に対する配置角度が設計通り正確に装着できる。
【００１１】
図３は、スペーサを装着した状態の繊維配向計の断面図である。スペーサ７０はリング状の円板で、センサ筐体４０とつば部５２との間に装着される。スペーサ７０の厚さΔは、第１のギャップ長ｇ１と第２のギャップ長ｇ２との差の半分程度とする。
Δ＝（ｇ２−ｇ１）／２ (1)
【００１２】
ここで、第１のギャップ長ｇ１は、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙の狭い値とし、第２のギャップ長ｇ２は、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙の広い値とする。紙面３０は、上側に位置するセンサ筐体４０と下部センサヘッド８０とで挟まれた領域を、走行するのが抄紙機や塗工機における一般的な構造となっている。
【００１３】
図４は、スペーサを装着しない状態の繊維配向計の断面図である。センサ筐体４０とつば部５２は直接接触しており、スペーサ７０が装着されていない。そこで、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙は、第２のギャップ長ｇ２となっている。尚、図３と図４の実施例においては、スペーサ７０の有無によってギャップ長ｇを調整するものを示したが、スペーサ７０に各種の厚みΔを用意して、各種のギャップ長ｇに応じて選択して装着してもよい。具体的な数値を例示すれば、第１のギャップ長ｇ１が５ｍｍ、第２のギャップ長ｇ２が１０ｍｍであれば、スペーサ７０の厚みΔは2.5ｍｍとなる。
【００１４】
繊維配向計のような光軸が紙面３０に対して垂直に入反射しない反射型の光学センサでは、ギャップ長ｇが変化すると光学的行路も同じく変化する。これは光学特性、引いては測定特性の差として反映される。しかし、ギャップ長ｇの変更に伴って測定特性が異なることは望ましくない。また、第１のギャップ長ｇ１と第２のギャップ長ｇ２で２系列の製品を用意することも考えられるが、製品の開発工数や管理工数を考えるとコストアップを招来して好ましくない。スペーサ７０の厚みΔで対応することで、紙面の位置と受光素子保持部５０の位置とで同一の光学的行路となり、測定特性に差が生じないという好ましい性質がある。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の繊維配向計によれば、つば部５２、受光素子装着穴５４、並びにレンズ装着穴５６を有する一体型の受光素子保持部５０により、光源を中心として同一角度反射面に複数個の受光素子を正確な取付け姿勢で装着することが容易に行う事ができる。そこで、個別の受光素子毎にブラケットを形成する場合に比較して、部品点数が削減されて製造コストが低減されると共に、プラスチック成型することで小型・軽量化が推進され、さらに取付け位置のバラツキが少なくなるので、検出精度が向上するという効果がある。さらに、請求項２のように、一体型の受光素子保持部５０の材質をナイロン樹脂とすると、成型が容易に行える。
【００１６】
請求項３記載の繊維配向計によれば、センサ筐体４０の紙面３０側と下部センサヘッド８０との間隙であるギャップ長ｇの調整を、スペーサ７０の厚みΔで対応することで、紙面の位置と受光素子保持部５０の位置とで同一の光学的行路となり、測定特性に差が生じないという好ましい性質がある。また、請求項４のようにスペーサの有無で対応すると、製品系列が単純化されて、製造コストと管理コストの削減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成斜視図である。
【図２】受光素子保持部５０の平面図である。
【図３】スペーサを装着した状態の繊維配向計の断面図である。
【図４】スペーサを装着しない状態の繊維配向計の断面図である。
【図５】紙やウェブ上での光スポットの説明図である。
【符号の説明】
１０ 光源
２０ 受光素子
３０ 紙面
４０ センサ筐体
５０ 受光素子保持部
７０ スペーサ
Claims (4)
- 被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等の光源（１０）と、この光源を中心として同一角度反射面に複数個設けられた受光素子（２０）と、この光源から照射された光が紙に散乱反射されて当該受光素子に検出される光路を確保する開口部を有するセンサ筐体（４０）とを具備し、この受光素子で測定された反射光の強度分布の方向性から紙の配向方向を定める繊維配向計において、
前記センサ筐体との係合をするつば部（５２）と、前記各受光素子毎に設けられた受光素子装着穴（５４）と、前記光源からの照射光を前記紙に集光する集光レンズ（１４）を保持するレンズ装着穴（５６）を有する受光素子保持部（５０）を具備することを特徴とする繊維配向計。 - 前記受光素子保持部は、ナイロン樹脂よりなることを特徴とする請求項１記載の繊維配向計。
- 被測定対象となる紙に対してほぼ鉛直に設置されたＬＥＤやレーザー等の光源（１０）と、この光源を中心として同一角度反射面に複数個設けられた受光素子（２０）と、この光源から照射された光が紙に散乱反射されて当該受光素子に検出される光路を確保する開口部を有するセンサ筐体（４０）とを具備し、この受光素子で測定された反射光の強度分布の方向性から紙の配向方向を定める繊維配向計において、
前記センサ筐体との係合をするつば部（５２）と、前記各受光素子毎に設けられた受光素子装着穴（５４）と、前記光源からの照射光を前記紙に集光する集光レンズ（１４）を保持するレンズ装着穴（５６）を有する受光素子保持部（５０）と、
前記センサ筐体と当該つば部（５２）との間隔を調整するスペーサ（７０）を設け、
当該スペーサの厚みによって、前記被測定対象となる紙或いはシート状物体と前記センサ筐体の間隙を調整することを特徴とする繊維配向計。 - 前記被測定対象となる紙或いはシート状物体と前記センサ筐体の間隙の調整は、スペーサを装着して間隙を小さくする第１のギャップ長と、スペーサを装着せず間隙を大きくする第２のギャップ長であることを特徴とする請求項３記載の繊維配向計。
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|---|---|---|---|
| JP07174698A JP4063947B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 繊維配向計 |
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| JP07174698A JP4063947B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 繊維配向計 |
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| JPH11269790A JPH11269790A (ja) | 1999-10-05 |
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Family
ID=13469410
Family Applications (1)
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| JP07174698A Expired - Fee Related JP4063947B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 繊維配向計 |
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| JP4710510B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2011-06-29 | 横河電機株式会社 | 配向計 |
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| CN113359273A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种大转角十字框架式快速反射镜装置 |
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1998
- 1998-03-20 JP JP07174698A patent/JP4063947B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11269790A (ja) | 1999-10-05 |
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