JP4128696B2

JP4128696B2 - Paper sheet thickness detector

Info

Publication number: JP4128696B2
Application number: JP16876699A
Authority: JP
Inventors: 政夫小浜
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: JP2000357254A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、有価証券などの紙葉類処理装置において、搬送される有価証券などの紙葉類の厚さを検知する紙葉類の厚さ検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば、ベルトに挟持して搬送される有価証券などの紙葉類の厚さを検知する厚さ検知装置では、軸を固定した固定ローラと上下移動が可能な支持構造の可動ローラとを対向させて配設し、両ローラ間を紙葉類が通過するときの可動ローラの変位量を厚さとして検知している。
【０００３】
なお、紙葉類の搬送方向と直角方向の厚さの分布を検知する場合、上記構成の厚さ検知装置を紙葉類の搬送方向と直角方向に複数並設している。
【０００４】
また、光学式距離計を搬送される紙葉類の上下に対向して配設し、紙葉類までの各距離をそれぞれ測定して、両測定結果の差を厚さとして検知するものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の可動ローラの変位によって厚さを検知する方式では、可動ローラの変位をローラ支持部の回転角として検出する第１の方法、ローラ支持部の変位をローラ近くの支持部材を金属などの導電体構成として過電流やインダクタンスの変化として非接触で検出するセンサを適用する第２の方法などがある。
【０００６】
しかし、第１の方法では、被測定物としての紙葉類は厚さが０．１ｍｍ前後と薄いため、ローラ支持体の回転角も小さく、この小さな回転角を精度良く検出するには、回転支持部の軸受けや軸はがたを小さく、精密に加工することが必要であり、また、回転検出センサも安定度や感度がよいものが必要であるため高価となる。
【０００７】
また、第２の方法では、センサは数百ＫＨｚから数ＭＨｚの交流電流を用いるため、センサ回路が複雑となる。また、信号変位量とセンサの出力信号とは非線形であるため、線形化の信号処理を必要とするとともに、センサの設置ではローラ支持体との間隙を初期設定の定められた値にする必要があるなど、回路、取付けともに高価となる問題がある。
【０００８】
さらに、光学式距離計を用いて厚さを検知する方式では、被測定物としての紙葉類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、厚さ検知の誤差になる。また、色彩による影響のない光学式距離計は高価で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】
そこで、本発明は、紙葉類の厚さを安価な方法で検出するとともに、取付け調整が容易であり、また、紙葉類の色彩に影響を受けない安価な紙葉類の厚さ検知装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の紙葉類の厚さ検知装置は、紙葉類を搬送する搬送路に設けられ、搬送される紙葉類がその上を接触して通過する回転自在に支持された固定ローラと、この固定ローラの上に接触状態で設けられた変位自在な可動ローラと、先端が自由端で当該先端に前記可動ローラが回転自在に取着され、後端が固定された剛体構成の支持部材と、この支持部材の後端と当該支持部材の後端と相対向して設けられた固定ベースとの間に介在され、前記支持部材を介して前記可動ローラに対し所望の押圧力を与えるとともに当該可動ローラの振動を押さえる防振ばねと、前記支持部材の近傍に当該支持部材とほぼ平行に設けられ、先端が自由端で前記支持部材の先端に対応し、後端が前記支持部材の固定側に対応した状態で固定されたカンチレバーと、前記支持部材の先端に固定され、先端が前記カンチレバーの先端に接触していて、前記可動ローラの変位を前記カンチレバーの先端に伝えるほぼ円錐形状の接触子と、前記カンチレバーに固定され、前記固定ローラと可動ローラとの間を前記搬送される紙葉類が通過する際に、その紙葉類の厚さに応じて生じる前記可動ローラの変位に伴う前記カンチレバーの歪み量を検知する歪み検知素子と、この歪み検知素子の出力信号を前記紙葉類の厚さに応じた厚さ信号に変換する信号処理手段と、この信号処理手段の出力に基づいて紙葉類の厚さを検知する厚さ検知手段とを具備している。
【００１１】
また、本発明の紙葉類の厚さ検知装置は、紙葉類を搬送する搬送路に設けられ、搬送される紙葉類がその上を接触して通過する回転自在に支持された固定ローラと、この固定ローラの上に接触状態で設けられた変位自在な可動ローラと、先端が自由端で当該先端に前記可動ローラが回転自在に取着され、後端が固定された剛体構成の支持部材と、この支持部材の後端と当該支持部材の後端と相対向して設けられた固定ベースとの間に介在され、前記支持部材を介して前記可動ローラに対し所望の押圧力を与えるとともに当該可動ローラの振動を押さえる防振ばねと、前記支持部材の近傍に当該支持部材とほぼ平行に設けられ、先端が自由端で前記支持部材の先端に対応し、後端が前記支持部材の固定側に対応した状態で固定されたカンチレバーと、前記支持部材の先端に固定され、先端が前記カンチレバーの先端に接触していて、前記可動ローラの変位を前記カンチレバーの先端に伝えるほぼ円錐形状の接触子と、前記カンチレバーに固定され、前記固定ローラと可動ローラとの間を前記搬送される紙葉類が通過する際に、その紙葉類の厚さに応じて生じる前記可動ローラの変位に伴う前記カンチレバーの歪み量を検知する歪み検知素子と、この歪み検知素子の出力信号を前記紙葉類の厚さに応じた厚さ信号に変換する信号処理手段と、前記搬送路の前記固定ローラよりも上流側に設けられ、前記搬送されてくる紙葉類を検知する検知手段と、この検知手段が前記搬送されてくる紙葉類を検知すると、その直前の前記信号処理手段の出力信号を前記検知手段が紙葉類を検知している間保持する保持手段と、この保持手段で保持された信号と前記信号処理手段の出力信号との差を増幅する差動増幅手段と、この差動増幅手段の出力に基づいて紙葉類の厚さを検知する厚さ検知手段とを具備している。
【００１７】
本発明によれば、紙葉類の厚さに応じて生じる可動ローラ（あるいは、接触子）の変位をカンチレバーに伝達し、このカンチレバーに生じる歪み量を、カンチレバーに固定した歪み検知素子により検知することにより、紙葉類の厚さを検知することで、紙葉類の厚さを安価な方法で検出するとともに、取付け調整が容易であり、また、紙葉類の色彩に影響を受けない安価な紙葉類の厚さ検知装置を実現できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１および図２は、第１の実施の形態に係る厚さ検知装置の構成を示すものである。図１および図２において、１はベルトなどからなる搬送路で、被測定物としての紙葉類Ｐをその搬送方向と直交する方向の両端部を挟持して図示矢印Ｂ方向に搬送する。搬送路１に対して、搬送される紙葉類Ｐがその上を接触して通過するように、固定ローラ２が設けられている。固定ローラ２は、軸３を介して支持部材４に回転自在に支持されているとともに、この支持部材４はベース５に固定されている。
【００２１】
固定ローラ２上には、可動ローラ６が接触状態で上下方向に変位自在に設けられている。可動ローラ６は、軸７を介して支持部材８に回転自在に支持されているとともに、この支持部材８は、弾力性のある板状のカンチレバー９の先端に取着されている。カンチレバー９の後端は、図示しないボルトねじなどを介してホルダ１０に固定されている。なお、支持部材８は、カンチレバー９と一体的に形成されていてもよい。
【００２２】
ホルダ１０は、軸１１を介して支持部材１２に回転自在に支持されているとともに、この支持部材１２は、ベース５と一体的に形成されたベース１３に固定されている。ホルダ１０には、ストッパ１４が一体的に形成されていて、このストッパ１４には、ベース１３に固定されたストッパベース１５に保持された調整ねじ１６の先端が当接している。このような構成により、調整ねじ１６の位置により、可動ローラ６に対して所望の押圧力を与えるようになっている。
【００２３】
カンチレバー９のホルダ１０側の表面および裏面には、それぞれ歪み検知素子としての板状の歪みゲージ１７ａ，１７ｂが貼付固定されている。歪みゲージ１７ａ，１７ｂは、可動ローラ６の変位に伴ってカンチレバー９に生じる歪み量を検知し、それを抵抗値の変化に変換するものである。
【００２４】
搬送路１の固定ローラ２よりも上流側には、搬送されてくる紙葉類Ｐを検知する検知手段としての光学的な検知器１８が設けられている。検知器１８は、搬送路１を挟んで相対向配設された発光器１８ａと受光器１８ｂとからなり、紙葉類Ｐによって発光器１８ａからの光が遮断されたとき検知信号を出力するようになっている。
【００２５】
図３は、歪みゲージ１７ａ，１７ｂの出力信号を処理する信号処理回路の構成を示すものである。図３において、歪みゲージ１７ａ，１７ｂおよび抵抗器２１，２２によってブリッジ回路２０を構成しているとともに、このブリッジ回路２０には調整用の可変抵抗器２３が接続されている。ブリッジ回路２０の各出力端は、それぞれ差動増幅器２４の各入力端に接続されている。可変抵抗器２３の摺動子２３ａとブリッジ回路２０の電源端子との間には、直流電源２６から所定の直流電圧が印加されている。差動増幅器２４の出力信号は、直流増幅器２５で増幅された後、厚さ信号として直流信号で出力される。
【００２６】
図４は、信号処理回路から出力される厚さ信号に対して零点補償を行なう零点補償回路を示すものである。図４において、入力端子２７には図３の信号処理回路から出力される厚さ信号（直流増幅器２５の出力）が入力され、入力端子２８には前記検知器１８からの紙葉類検知信号が入力される。入力端子２７に入力された厚さ信号は、差動増幅手段としての差動増幅器２９の一方の入力端に供給されるとともに、保持手段としてのサンプルーホールド回路３０に供給される。サンプルーホールド回路３０の出力は、差動増幅器２９の他方の入力端に供給される。
【００２７】
サンプルーホールド回路３０は、アナログスイッチ３１、キャパシタ３２、および、演算増幅器３３によって構成されている。すなわち、アナログスイッチ３１の一端は入力端子２７に接続されるとともに、アナログスイッチ３１の他端は演算増幅器３３の入力端に接続され、このアナログスイッチ３１と演算増幅器３３との接続点はキャパシタ３２を介して所定の電位に接続されている。演算増幅器３３の出力端は、差動増幅器２９の他方の入力端に接続されている。
【００２８】
入力端子２７に入力された検知器１８からの紙葉類検知信号は、遅延手段としての遅延回路３４に供給される。遅延回路３４は、検知器１８からの紙葉類検知信号を、検知器１８と厚さ検知用口一ラ２，６との間の距離に対応した所定の時間遅延させるものである。
【００２９】
遅延回路３４の出力信号は、サンプルーホールド回路３０のアナログスイッチ３１に供給される。これにより、アナログスイッチ３１は、遅延回路３４の出力信号（遅延された紙葉類検知信号）によってオン、オフ制御されるようになっている。
【００３０】
次に、上記のような構成において作用を説明する。
【００３１】
まず、図１において、固定ローラ２と可動ローラ６とを接触状態にするため、調整ねじ１６によりホルダ１０のストッパ１４の部分を押して、ホルダ１０を軸１１廻りに回動させることにより、カンチレバー９の弾力性を利用して、支持部材８および軸７を介して可動ローラ６に所望の押圧力が印加されるように調整する。なお、この押圧力は、後述するように、歪みゲージ１７ａ，１７ｂの歪み量から知ることができる。
【００３２】
さて、紙葉類Ｐは搬送路１により挟持されて図示矢印Ｂの方向に搬送されてくる。搬送される紙葉類Ｐが固定ローラ２と可動ローラ６との間に入ると、固定ローラ２および可動ローラ６はそれぞれの軸３，７上で回転するとともに、可動ローラ６は紙葉類Ｐの厚さ分だけ上側に持ち上げられる。可動ローラ６が持ち上げられると、それに伴いカンチレバー９が曲げられて歪み量が変化する。この歪み量を歪みゲージ１７ａ，１７ｂにより検知することにより、紙葉類Ｐの厚さを知ることができる。以下、それについて具体的に説明する。
【００３３】
いま、カンチレバー９の長さ（可動ローラ６の中心部とホルダ１０の固定端との間の距離）をｌ、カンチレバー９の幅をｄ、カンチレバー９の厚さをｈ、可動ローラ６の中心部から歪みゲージ１７ａ，１７ｂの中心部までの長さをａとし、紙葉類Ｐの厚さをｔとすると、歪みゲージ１７ａ，１７ｂ部での歪み量ｅは簡略下記式（１）で求めることができる。
【００３４】
ｅ＝３ａｔｈ／（ａ³−３ｌ² ａ＋２ｌ³）……（１）
また、可動ローラ６の押圧力ｗは、可動ローラ６部分の自重を無視すると、概略下記式（２）で求めることができる。
【００３５】
ｗ＝（６ｙＥｄｈ²／１２）／（ａ³−３ｌ² ａ＋２ｌ³）……（２）
ここで、ｙはカンチレバー９が曲げられて可動ローラ６の中心部が変位した量、ｈはカンチレバー９の厚さ、ｄはカンチレバー９の幅、Ｅはカンチレバー９のヤング率である。
【００３６】
上記式（１）から、紙葉類Ｐの厚さｔによってカンチレバー９の歪み量が変化することから、この歪みを歪みゲージ１７ａ，１７ｂによって検知すれば、紙葉類Ｐの厚さを知ることができる。
【００３７】
また、上記式（２）から、調整ねじ１６により可動ローラ６の押圧力を調整することができる。
【００３８】
いま、上記式（１）から、ｌ＝２５ｍｍ、ａ＝１５ｍｍ、ｈ＝０．５ｍｍ、ｔ＝０．１ｍｍとすると、歪みゲージ１７ａ，１７ｂの歪みの変化量は、
３．４６×１０^-4である。
【００３９】
ただし、歪みゲージ１７ａ側には圧縮歪みが生じ、歪みゲージ１７ｂ側には引っ張り歪みが生じる。したがって、歪みゲージ１７ａ，１７ｂの各抵抗値はそれぞれ増、減する。
【００４０】
いま、図３の信号処理回路において、ブリッジ回路２０の抵抗器２１，２２をＲ１＝Ｒ２＝１２０Ωとする。歪みゲージ１７ａ，１７ｂの各抵抗値を１２０Ω、ゲージ率を「２」とすると、３．４６×１０^-4の歪みのとき、歪みゲージ１７ａ，１７ｂの各抵抗値は２×０．０４１Ω変化する。
【００４１】
ブリッジ回路２０の可変抵抗器２３の抵抗値を１０Ωとし、可変抵抗器２３の摺動子２３ａに５Ｖ（ボルト）の直流電圧を加えると、差動増幅器２４の入力端子間の電圧は０．００３３Ｖである。差動増幅器２４の増幅度を「１０」、直流増幅器２５の増幅度を「１００」とすると、直流増幅器２５の出力端の電圧変化量は３．３２Ｖとなる。
【００４２】
次に、図４の零点補償回路の作用について、図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００４３】
従来、歪みゲージは搬送される紙葉類の厚さ検知に適用されなかった。紙葉類の厚さ検知に適用されなかった理由の１つに、歪みゲージの出力を増幅する演算増幅器などが高価であるということがあった。しかし、最近、演算増幅器用ＩＣの性能向上により、簡単な回路構成で充分適用が可能であり、また、零点のドリフトも、紙葉類の短時間の走行中であれば、零点クランプ回路などにより充分補正が可能である。この零点補償法について説明する。
【００４４】
前述したように、検知器１８は、紙葉類Ｐの有無を検知するもので、発光器１８ａからの光を遮断したときに検知信号を出力する。サンプルーホールド回路３０において、アナログスイッチ３１は通常はオン状態にあって、オン状態にあるときは、演算増幅器３３の出力は入力端子２７の信号（直流増幅器２５の出力）と同一である。
【００４５】
この状態で、検知器１８が紙葉類Ｐを検知すると、アナログスイッチ３１はオフ状態となり、オフ状態になると、オフに切換わる直前の入力端子２７の電圧が、アナログスイッチ３１がオフ状態の間、キャパシタ３２に保持され、演算増幅器３３の出力電圧も保持される。
【００４６】
遅延回路３４は、前述したように、検知器１８からの紙葉類検知信号を、検知器１８と厚さ検知用口一ラ２，６との間の距離に対応した所定の時間遅延させる。したがって、図５（ａ）に示すように、図３に示した信号処理回路の出力（直流増幅器２５の出力）がｃの零点ずれ値がある状態で、紙葉類Ｐの厚さを検知した場合（ａ，ｂ間）、図５（ｂ）に示す紙葉類検知信号は、図５（ｃ）に示すように遅延され、この間は零点ずれ値ｃが差動増幅器２９で引き去られて、差動増幅器２９の出力は零点補償され、図５（ｄ）に示すようになる。すなわち、図５（ａ）に示す零点ずれのある厚さ信号は、零点補償されて、図５（ｄ）に示すような零点ずれのない厚さ信号となる。
【００４７】
なお、上述した第１の実施の形態では、紙葉類Ｐの移動速度が速く、可動ローラ６が急激に変位すると、カンチレバー９が振動することがある。この振動を防止するために、カンチレバー９を薄い構造材（たとえば、薄いステンレス板）を複数枚、接着積層して構成することにより、接着剤層の粘性特性を振動の減衰に利用することもできる。なお、接着剤層としては、たとえば、高粘着性の両面テープなどを用いてもよい。
【００４８】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００４９】
図６は、第２の実施の形態に係る厚さ検知装置の構成を示すものである。なお、前述した第１の実施の形態（図１）と同一部分には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてだけ説明する。
【００５０】
第２の実施の形態は、可動ローラ６を剛体構成の支持アーム４１に固定し、可動ローラ６とは独立にカンチレバー９を設置したものである。すなわち、可動ローラ６の支持部材８は、剛体構成で板状の支持アーム４１の先端に取着されているとともに、この支持アーム４１の後端は、図示しないボルトねじなどを介してホルダ１０に固定されている。なお、支持部材８は、支持アーム４１と一体的に形成されていてもよい。
【００５１】
ホルダ１０に形成されたストッパ１４とストッパベース１５との間には、図１における調整ねじ１６の代りに防振ばね４２が介在されている。このような構成により、防振ばね４２は、可動ローラ６に対して所望の押圧力を与えるとともに、可動ローラ６の振動を押さえるようになっている。
【００５２】
可動ローラ６の支持部材８上には、接触手段としての、たとえば、円錐形状の接触子４３が固定されている。接触子４３の先端は、支持アーム４１とほぼ平行に設置されたカンチレバー９の先端に当接されている。カンチレバー９の後端は、ベース１３に固定された支持台４４に固定されている。このような構成により、可動ローラ６の変位を接触子４３を介してカンチレバー９に伝えるようになっている。
【００５３】
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００５４】
図７は、第３の実施の形態に係る厚さ検知装置の構成を示すものである。なお、前述した第１の実施の形態（図１）と同一部分には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてだけ説明する。
【００５５】
第３の実施の形態は、固定ローラ２上に可動ローラ６の代りに、接触手段としての接触子４５を直接押し付けるとともに、この接触子４５をカンチレバー９の先端に固定したものである。なお、接触子４５は耐摩耗性の材料で形成し、カンチレバー９は前述したような防振構造とする。
【００５６】
以上説明したような構成であれば、歪みゲージは直流電流により作動するため、信号処理回路も簡単化することが可能である。また、厚さを検知する可動ローラ（あるいは、接触子）の支持部材であるカンチレバーは固定するため、精密な軸受けなどが不要となり、構造が非常に簡単となる。さらには、可動ローラの変位とカンチレバーの歪み量とはほぼ直線関係にあるため、従来のような直線化処理が不要となり、また、歪みゲージの信号処理回路も比較的に安価な演算増幅器が利用できるなど、構造が簡単で安価な厚さ検知装置が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、紙葉類の厚さを安価な方法で検出するとともに、取付け調整が容易であり、また、紙葉類の色彩に影響を受けない安価な紙葉類の厚さ検知装置を提供を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る厚さ検知装置の構成を概略的に示す側面図。
【図２】図１において矢印Ａ方向から見た平面図。
【図３】信号処理回路の構成を示す構成図。
【図４】零点補償回路の構成を示す構成図。
【図５】零点補償回路の作用を説明するためのタイミングチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る厚さ検知装置の構成を概略的に示す側面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る厚さ検知装置の構成を概略的に示す側面図。
【符号の説明】
Ｐ……紙葉類（被測定物）
１……搬送路
２……固定ローラ
４……支持部材
６……可動ローラ
８……支持部材
９……カンチレバー
１０……ホルダ
１７ａ，１７ｂ……歪みゲージ（歪み検知素子）
１８……検知器（検知手段）
２０……ブリッジ回路
２４……差動増幅器
２５……直流増幅器
２９……差動増幅器（差動増幅手段）
３０……サンプルーホールド回路（保持手段）
３４……遅延回路（遅延手段）
４１……支持アーム
４２……防振ばね
４３……接触子（接触手段）
４４……支持台
４５……接触子（接触手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a paper sheet thickness detection device that detects the thickness of a paper sheet such as a securities to be conveyed in a paper sheet processing apparatus such as securities.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a thickness detection device that detects the thickness of a sheet of paper such as securities held between belts, a fixed roller with a fixed shaft and a movable roller with a support structure that can move up and down are provided. They are arranged so as to face each other, and the displacement amount of the movable roller when the paper sheet passes between both rollers is detected as the thickness.
[0003]
In the case of detecting the thickness distribution in the direction perpendicular to the sheet conveyance direction, a plurality of the thickness detection devices having the above-described configuration are arranged in the direction perpendicular to the sheet conveyance direction.
[0004]
In addition, there is an optical distance meter that is arranged opposite to the upper and lower sides of the conveyed paper sheet, measures each distance to the paper sheet, and detects the difference between the two measurement results as a thickness. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method of detecting the thickness by the displacement of the movable roller, a first method for detecting the displacement of the movable roller as the rotation angle of the roller support portion, the displacement of the roller support portion is made of a conductive material such as a metal. As a body configuration, there is a second method in which a sensor that detects contactlessly as a change in overcurrent or inductance is applied.
[0006]
However, in the first method, since the paper sheet as the object to be measured is as thin as about 0.1 mm, the rotation angle of the roller support is small, and in order to accurately detect this small rotation angle, the rotation is performed. The bearings and shafts of the support portion need to be small and precisely machined, and the rotation detection sensor needs to be stable and sensitive, so that it becomes expensive.
[0007]
In the second method, since the sensor uses an alternating current of several hundred KHz to several MHz, the sensor circuit becomes complicated. In addition, since the signal displacement amount and the sensor output signal are non-linear, signal processing for linearization is required, and for the installation of the sensor, it is necessary to set the gap with the roller support to a predetermined value. There is a problem that both the circuit and the installation are expensive.
[0008]
Furthermore, in the method of detecting the thickness using an optical distance meter, the amount of reflected light differs depending on the color of the paper sheet as the object to be measured, so that an error occurs in the measurement result, resulting in an error in thickness detection. In addition, an optical distance meter that is not affected by color is expensive and has a large outer dimension, which causes problems such as a limited installation location.
[0009]
Therefore, the present invention detects the thickness of a paper sheet by an inexpensive method, is easy to adjust the mounting, and is not affected by the color of the paper sheet. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The paper sheet thickness detection device of the present invention is provided in a transport path for transporting paper sheets, and a fixed roller that is rotatably supported so that the transported paper sheets contact and pass through it, A displaceable movable roller provided in contact with the fixed roller; and a rigid support member having a free end, the movable roller being rotatably attached to the free end, and a rear end fixed. The support member is interposed between a rear end of the support member and a fixed base provided opposite to the rear end of the support member, and applies a desired pressing force to the movable roller through the support member. An anti-vibration spring that suppresses the vibration of the movable roller, and is provided in the vicinity of the support member substantially in parallel with the support member. a cantilever which is fixed in a state corresponding to, A substantially conical contact that is fixed to the tip of the support member, the tip is in contact with the tip of the cantilever, and transmits the displacement of the movable roller to the tip of the cantilever; and the fixed roller fixed to the cantilever A strain detecting element for detecting the amount of distortion of the cantilever caused by the displacement of the movable roller that occurs according to the thickness of the paper sheet when the transported paper sheet passes between the movable roller and the movable roller; A signal processing means for converting the output signal of the strain detection element into a thickness signal corresponding to the thickness of the paper sheet; and a thickness for detecting the thickness of the paper sheet based on the output of the signal processing means. Detecting means.
[0011]
The paper sheet thickness detection device of the present invention is provided in a transport path for transporting paper sheets, and is a fixed roller rotatably supported through which the transported paper sheets contact and pass. And a displaceable movable roller provided in contact with the fixed roller, and a rigid body support in which a distal end is a free end, the movable roller is rotatably attached to the distal end, and a rear end is fixed. A member, and a rear end of the support member and a fixed base provided opposite to the rear end of the support member, and apply a desired pressing force to the movable roller via the support member. And an anti-vibration spring that suppresses vibration of the movable roller, and is provided in the vicinity of the support member so as to be substantially parallel to the support member, with a free end corresponding to the front end of the support member and a rear end corresponding to the support member. fixed in a state corresponding to the fixed-side cantilever Fixed to the tip of the support member, the tip is in contact with the tip of the cantilever, and a substantially conical contact that transmits the displacement of the movable roller to the tip of the cantilever, and fixed to the cantilever, Distortion detection that detects the amount of distortion of the cantilever caused by the displacement of the movable roller that occurs according to the thickness of the sheet when the conveyed sheet passes between a fixed roller and a movable roller. An element, a signal processing means for converting an output signal of the strain detection element into a thickness signal corresponding to the thickness of the paper sheet, and an upstream side of the fixed roller of the conveyance path, and is conveyed Detecting means for detecting the incoming paper sheet, and when the detecting means detects the conveyed paper sheet, the detecting means detects the paper sheet immediately before the output signal of the signal processing means. Have A holding means for holding, a differential amplifying means for amplifying the difference between the signal held by the holding means and the output signal of the signal processing means, and the thickness of the paper sheet based on the output of the differential amplifying means And a thickness detecting means for detecting.
[0017]
According to the present invention, the displacement of the movable roller (or contactor) generated according to the thickness of the paper sheet is transmitted to the cantilever, and the amount of distortion generated in the cantilever is detected by the strain detection element fixed to the cantilever. Therefore, by detecting the thickness of the paper sheet, the thickness of the paper sheet can be detected by an inexpensive method, the mounting adjustment is easy, and the cost is not affected by the color of the paper sheet. A sheet thickness detecting device can be realized.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
First, the first embodiment will be described.
[0020]
1 and 2 show the configuration of the thickness detection apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 1 denotes a conveyance path composed of a belt or the like, which conveys a paper sheet P as an object to be measured in the direction indicated by an arrow B while sandwiching both ends in a direction perpendicular to the conveyance direction. A fixed roller 2 is provided to the transport path 1 so that the transported paper sheet P passes through the transport path 1 in contact therewith. The fixed roller 2 is rotatably supported by a support member 4 via a shaft 3, and the support member 4 is fixed to a base 5.
[0021]
A movable roller 6 is provided on the fixed roller 2 so as to be movable in the vertical direction in a contact state. The movable roller 6 is rotatably supported by a support member 8 via a shaft 7, and the support member 8 is attached to the tip of an elastic plate-like cantilever 9. The rear end of the cantilever 9 is fixed to the holder 10 via a bolt screw (not shown). The support member 8 may be formed integrally with the cantilever 9.
[0022]
The holder 10 is rotatably supported by a support member 12 via a shaft 11, and the support member 12 is fixed to a base 13 formed integrally with the base 5. A stopper 14 is formed integrally with the holder 10, and the tip of an adjustment screw 16 held by a stopper base 15 fixed to the base 13 is in contact with the stopper 14. With such a configuration, a desired pressing force is applied to the movable roller 6 depending on the position of the adjusting screw 16.
[0023]
Plate-shaped strain gauges 17a and 17b as strain detecting elements are respectively fixed to the front and back surfaces of the cantilever 9 on the holder 10 side. The strain gauges 17a and 17b detect the amount of strain generated in the cantilever 9 as the movable roller 6 is displaced, and convert it into a change in resistance value.
[0024]
An optical detector 18 is provided upstream of the fixed roller 2 in the conveyance path 1 as detection means for detecting the paper sheet P being conveyed. The detector 18 is composed of a light emitter 18a and a light receiver 18b arranged opposite to each other across the transport path 1, and outputs a detection signal when light from the light emitter 18a is blocked by the paper sheet P. It has become.
[0025]
FIG. 3 shows a configuration of a signal processing circuit that processes output signals of the strain gauges 17a and 17b. In FIG. 3, a bridge circuit 20 is constituted by the strain gauges 17 a and 17 b and the resistors 21 and 22, and an adjustment variable resistor 23 is connected to the bridge circuit 20. Each output terminal of the bridge circuit 20 is connected to each input terminal of the differential amplifier 24. A predetermined DC voltage is applied from a DC power supply 26 between the slider 23 a of the variable resistor 23 and the power supply terminal of the bridge circuit 20. The output signal of the differential amplifier 24 is amplified by the DC amplifier 25 and then output as a thickness signal as a DC signal.
[0026]
FIG. 4 shows a zero compensation circuit that performs zero compensation on the thickness signal output from the signal processing circuit. In FIG. 4, a thickness signal (output of the DC amplifier 25) output from the signal processing circuit of FIG. 3 is input to the input terminal 27, and a paper sheet detection signal from the detector 18 is input to the input terminal 28. Entered. The thickness signal input to the input terminal 27 is supplied to one input terminal of a differential amplifier 29 serving as a differential amplifying unit and also to a sample-and-hold circuit 30 serving as a holding unit. The output of the sample-and-hold circuit 30 is supplied to the other input terminal of the differential amplifier 29.
[0027]
The sample-and-hold circuit 30 includes an analog switch 31, a capacitor 32, and an operational amplifier 33. That is, one end of the analog switch 31 is connected to the input terminal 27, and the other end of the analog switch 31 is connected to the input end of the operational amplifier 33. The connection point between the analog switch 31 and the operational amplifier 33 is connected to the capacitor 32. To a predetermined potential. The output terminal of the operational amplifier 33 is connected to the other input terminal of the differential amplifier 29.
[0028]
The paper sheet detection signal from the detector 18 input to the input terminal 27 is supplied to a delay circuit 34 as delay means. The delay circuit 34 delays the paper sheet detection signal from the detector 18 for a predetermined time corresponding to the distance between the detector 18 and the thickness detection apertures 2 and 6.
[0029]
The output signal of the delay circuit 34 is supplied to the analog switch 31 of the sample-and-hold circuit 30. As a result, the analog switch 31 is controlled to be turned on and off by the output signal (delayed paper sheet detection signal) of the delay circuit 34.
[0030]
Next, the operation of the above configuration will be described.
[0031]
First, in FIG. 1, in order to bring the fixed roller 2 and the movable roller 6 into contact with each other, the portion of the stopper 14 of the holder 10 is pushed by the adjusting screw 16 and the holder 10 is rotated about the shaft 11, whereby the cantilever 9. The desired pressing force is applied to the movable roller 6 via the support member 8 and the shaft 7 using the elasticity of the above. The pressing force can be known from the strain amount of the strain gauges 17a and 17b, as will be described later.
[0032]
Now, the paper sheet P is nipped by the conveyance path 1 and conveyed in the direction of the arrow B shown in the figure. When the conveyed paper sheet P enters between the fixed roller 2 and the movable roller 6, the fixed roller 2 and the movable roller 6 rotate on the respective shafts 3 and 7, and the movable roller 6 is moved to the paper sheet P. Is lifted upward by the thickness of. When the movable roller 6 is lifted, the cantilever 9 is bent accordingly and the amount of distortion changes. The thickness of the paper sheet P can be known by detecting the amount of strain by the strain gauges 17a and 17b. This will be specifically described below.
[0033]
Now, the length of the cantilever 9 (distance between the center of the movable roller 6 and the fixed end of the holder 10) is l, the width of the cantilever 9 is d, the thickness of the cantilever 9 is h, and the center of the movable roller 6 is If the length from the center of the strain gauges 17a and 17b to a and the thickness of the paper sheet P to be t, the strain amount e at the strain gauges 17a and 17b is obtained by the following simple formula (1). Can do.
[0034]
e = 3ath / (a ³ -3l ² a + 2l ³ ) (1)
Further, the pressing force w of the movable roller 6 can be roughly calculated by the following equation (2) when the weight of the movable roller 6 is ignored.
[0035]
^{w = (6yEdh 2/12)} / (a 3 -3l 2 a + 2l 3) ...... (2)
Here, y is the amount by which the center of the movable roller 6 is displaced by bending the cantilever 9, h is the thickness of the cantilever 9, d is the width of the cantilever 9, and E is the Young's modulus of the cantilever 9.
[0036]
From the above equation (1), since the strain amount of the cantilever 9 changes depending on the thickness t of the paper sheet P, the thickness of the paper sheet P can be known by detecting the strain with the strain gauges 17a and 17b. Can do.
[0037]
Further, from the above formula (2), the pressing force of the movable roller 6 can be adjusted by the adjusting screw 16.
[0038]
Now, from the above equation (1), assuming that l = 25 mm, a = 15 mm, h = 0.5 mm, and t = 0.1 mm, the amount of change in strain of the strain gauges 17a and 17b is
3.46 × 10 ⁻⁴ .
[0039]
However, compressive strain is generated on the strain gauge 17a side, and tensile strain is generated on the strain gauge 17b side. Accordingly, the resistance values of the strain gauges 17a and 17b are increased and decreased, respectively.
[0040]
Now, in the signal processing circuit of FIG. 3, the resistors 21 and 22 of the bridge circuit 20 are set to R1 = R2 = 120Ω. When the resistance values of the strain gauges 17a and 17b are 120Ω and the gauge factor is “2”, the resistance values of the strain gauges 17a and 17b change by 2 × 0.041Ω when the strain is 3.46 × 10 ^−4. .
[0041]
When the resistance value of the variable resistor 23 of the bridge circuit 20 is 10Ω and a DC voltage of 5V (volt) is applied to the slider 23a of the variable resistor 23, the voltage between the input terminals of the differential amplifier 24 is 0.0033V. It is. When the amplification factor of the differential amplifier 24 is “10” and the amplification factor of the DC amplifier 25 is “100”, the amount of voltage change at the output terminal of the DC amplifier 25 is 3.32V.
[0042]
Next, the operation of the zero compensation circuit of FIG. 4 will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
[0043]
Conventionally, the strain gauge has not been applied to thickness detection of a conveyed paper sheet. One of the reasons why it was not applied to detecting the thickness of paper sheets was that an operational amplifier that amplifies the output of a strain gauge was expensive. However, recently, due to the improved performance of operational amplifier ICs, it can be applied easily with a simple circuit configuration, and the zero point drift can also be achieved with a zero point clamp circuit or the like if the paper is traveling for a short time. Full correction is possible. This zero compensation method will be described.
[0044]
As described above, the detector 18 detects the presence or absence of the paper sheet P, and outputs a detection signal when the light from the light emitter 18a is interrupted. In the sample-and-hold circuit 30, the analog switch 31 is normally in an on state, and when in the on state, the output of the operational amplifier 33 is the same as the signal at the input terminal 27 (the output of the DC amplifier 25).
[0045]
In this state, when the detector 18 detects the paper sheet P, the analog switch 31 is turned off. When the detector 18 is turned off, the voltage at the input terminal 27 immediately before switching to the off state is maintained while the analog switch 31 is turned off. The capacitor 32 holds the output voltage of the operational amplifier 33.
[0046]
As described above, the delay circuit 34 delays the paper sheet detection signal from the detector 18 for a predetermined time corresponding to the distance between the detector 18 and the thickness detection apertures 2 and 6. Therefore, as shown in FIG. 5A, the thickness of the sheet P is detected in a state where the output of the signal processing circuit shown in FIG. 3 (the output of the DC amplifier 25) has a zero-point deviation value of c. In this case (between a and b), the paper sheet detection signal shown in FIG. 5B is delayed as shown in FIG. 5C. During this time, the zero-point deviation value c is pulled out by the differential amplifier 29. The output of the differential amplifier 29 is zero-compensated as shown in FIG. That is, the thickness signal with zero shift shown in FIG. 5A is compensated for zero and becomes a thickness signal without zero shift as shown in FIG. 5D.
[0047]
In the first embodiment described above, the cantilever 9 may vibrate when the moving speed of the paper sheet P is fast and the movable roller 6 is suddenly displaced. In order to prevent this vibration, the cantilever 9 is constructed by adhering and laminating a plurality of thin structural materials (for example, thin stainless steel plates), so that the viscosity characteristic of the adhesive layer can be used for vibration attenuation. . In addition, as an adhesive bond layer, you may use a highly adhesive double-sided tape etc., for example.
[0048]
Next, a second embodiment will be described.
[0049]
FIG. 6 shows a configuration of a thickness detection apparatus according to the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment (FIG. 1) described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and only different parts will be described.
[0050]
In the second embodiment, the movable roller 6 is fixed to a rigid support arm 41 and a cantilever 9 is installed independently of the movable roller 6. That is, the support member 8 of the movable roller 6 is attached to the tip of a plate-like support arm 41 with a rigid structure, and the rear end of the support arm 41 is attached to the holder 10 via a bolt screw or the like (not shown). It is fixed. The support member 8 may be formed integrally with the support arm 41.
[0051]
An anti-vibration spring 42 is interposed between the stopper 14 formed on the holder 10 and the stopper base 15 in place of the adjusting screw 16 in FIG. With such a configuration, the vibration-proof spring 42 applies a desired pressing force to the movable roller 6 and suppresses the vibration of the movable roller 6.
[0052]
On the support member 8 of the movable roller 6, for example, a conical contact 43 as a contact means is fixed. The tip of the contact 43 is in contact with the tip of the cantilever 9 that is installed substantially parallel to the support arm 41. The rear end of the cantilever 9 is fixed to a support base 44 fixed to the base 13. With such a configuration, the displacement of the movable roller 6 is transmitted to the cantilever 9 via the contact 43.
[0053]
Next, a third embodiment will be described.
[0054]
FIG. 7 shows a configuration of a thickness detection apparatus according to the third embodiment. The same parts as those in the first embodiment (FIG. 1) described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and only different parts will be described.
[0055]
In the third embodiment, a contact 45 as a contact means is directly pressed on the fixed roller 2 instead of the movable roller 6, and the contact 45 is fixed to the tip of the cantilever 9. The contact 45 is made of a wear-resistant material, and the cantilever 9 has a vibration-proof structure as described above.
[0056]
With the configuration as described above, since the strain gauge operates with a direct current, the signal processing circuit can be simplified. Further, since the cantilever which is a support member of the movable roller (or contactor) for detecting the thickness is fixed, a precise bearing or the like is not required, and the structure becomes very simple. Furthermore, since the displacement of the movable roller and the amount of distortion of the cantilever are almost linear, the conventional linearization process is not required, and the strain gauge signal processing circuit uses a relatively inexpensive operational amplifier. It is possible to obtain a thickness detecting device that is simple in structure and inexpensive.
[0057]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the thickness of the paper sheet is detected by an inexpensive method, the mounting adjustment is easy, and the inexpensive paper sheet that is not affected by the color of the paper sheet. Providing a kind of thickness detection device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view schematically showing a configuration of a thickness detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view seen from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a signal processing circuit.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a zero compensation circuit.
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the zero compensation circuit.
FIG. 6 is a side view schematically showing a configuration of a thickness detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view schematically showing a configuration of a thickness detection device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
P: Paper sheets (measurement object)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conveyance path 2 ... Fixed roller 4 ... Support member 6 ... Movable roller 8 ... Support member 9 ... Cantilever 10 ... Holder 17a, 17b ... Strain gauge (strain detection element)
18 …… Detector (detection means)
20 …… Bridge circuit 24 …… Differential amplifier 25 …… DC amplifier 29 …… Differential amplifier (differential amplification means)
30 ... Sample-hold circuit (holding means)
34 …… Delay circuit (delay means)
41 …… Support arm 42 …… Anti-vibration spring 43 …… Contact (contact means)
44 …… Supporting base 45 …… Contact (contact means)

Claims

A fixed roller that is provided in a transport path for transporting paper sheets, and is rotatably supported so that the transported paper sheets contact and pass through the paper path;
A movable movable roller provided in contact with the fixed roller;
A rigid support member having a free end at which the movable roller is rotatably attached to the front end and the rear end is fixed;
The support member is interposed between a rear end of the support member and a fixed base provided opposite to the rear end of the support member, and applies a desired pressing force to the movable roller through the support member and moves the movable member. Anti-vibration springs to suppress the vibration of the rollers;
A cantilever that is provided in the vicinity of the support member and substantially parallel to the support member, the front end being a free end corresponding to the front end of the support member , and the rear end corresponding to the fixed side of the support member ;
A substantially conical contact that is fixed to the tip of the support member, the tip is in contact with the tip of the cantilever, and transmits the displacement of the movable roller to the tip of the cantilever;
The cantilever is fixed to the cantilever, and when the transported paper sheet passes between the fixed roller and the movable roller, the cantilever of the cantilever accompanying the displacement of the movable roller that occurs according to the thickness of the paper sheet. A strain sensing element for detecting the strain amount;
Signal processing means for converting the output signal of the strain sensing element into a thickness signal corresponding to the thickness of the paper sheet;
A thickness detecting means for detecting the thickness of the paper sheet based on the output of the signal processing means;
A sheet thickness detecting device comprising:

A fixed roller that is provided in a transport path for transporting paper sheets, and is rotatably supported so that the transported paper sheets contact and pass through the paper path;
A movable movable roller provided in contact with the fixed roller;
A rigid support member having a free end at which the movable roller is rotatably attached to the front end and the rear end is fixed;
The support member is interposed between a rear end of the support member and a fixed base provided opposite to the rear end of the support member, and applies a desired pressing force to the movable roller through the support member and moves the movable member. Anti-vibration springs to suppress the vibration of the rollers;
A cantilever that is provided in the vicinity of the support member and substantially parallel to the support member, the front end being a free end corresponding to the front end of the support member , and the rear end corresponding to the fixed side of the support member ;
A substantially conical contact that is fixed to the tip of the support member, the tip is in contact with the tip of the cantilever, and transmits the displacement of the movable roller to the tip of the cantilever;
The cantilever is fixed to the cantilever, and when the transported paper sheet passes between the fixed roller and the movable roller, the cantilever of the cantilever accompanying the displacement of the movable roller that occurs according to the thickness of the paper sheet. A strain sensing element for detecting the strain amount;
Signal processing means for converting the output signal of the strain sensing element into a thickness signal corresponding to the thickness of the paper sheet;
A detecting means provided on the upstream side of the fixed roller in the conveying path, and detecting the conveyed paper sheets;
When the detection means detects the conveyed paper sheet, a holding means for holding the output signal of the signal processing means immediately before the detection means while the detection means is detecting the paper sheet;
Differential amplification means for amplifying the difference between the signal held by the holding means and the output signal of the signal processing means;
A thickness detecting means for detecting the thickness of the paper sheet based on the output of the differential amplifying means;
A sheet thickness detecting device comprising: