JP4575533B2 - 非接触流体測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートやテープなどのようなフィルム状の被測定物を浮揚させて、例えばその重量や厚さ、或いは張力などの測定を非接触で行える非接触流体測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば被測定物の厚さを非接触で行える非接触流体測定装置として空気マイクロメータがある。
かかる空気マイクロメータは、周知のように、一定圧力の空気が絞りノズルを介して絶えず圧力指示室に送り込まれ、送り込まれた空気が、この圧力指示室にゴム管などで繋がれた測定部において、被測定物との間で形成されるスキマから大気中に流出しており、この流出する空気の流量の変化に基づいて被測定物の厚さを測定しようとするものである。
また、従来から被測定物の張力を測定する装置としては、図１３に示すような装置がある。
かかる装置２００は、巻出し機２０１と巻取り（図示せず）との間の適宜位置に配設されて被測定物２０２の張力を検知することができるもので、円筒ローラ２０３の回転軸が軸受２０４に軸支されるとともに、被測定物２０２が円筒ローラ２０３との間で適宜な抱角を形成すべく、円筒ローラ２０３に隣接して同図のように前ローラ２０５及び後ローラ２０６がそれぞれ配設される一方、上記軸受２０４には、円筒ローラ２０３の回転軸を介して被測定物２０２からの押圧力を検知できるように圧力センサ（図示せず）が取り付けられており、この圧力センサからの信号に基づいて演算表示器２０７が、上記押圧力を被測定物２０２の張力に変換処理することにより、被測定物２０２に加えられている張力を測定できるようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、幅広な長尺物で、厚さの薄いシートやテープのような被測定物の厚さを測定する場合、上述のような空気マイクロメータは、その測定原理が空気流量の変化に基づくものであるために不適であり、しかも、被測定物の複数箇所の厚さを測定するとき、また、移送中の被測定物の厚さを測定するときなどは極めて困難であるという問題がある。
また、上述のような被測定物の張力を測定する場合、従来から図１３にあるような所謂接触形の測定装置、即ち、被測定物が円筒ローラに接触することで押圧力を検知できるようにした測定装置が用いられており、このため、被測定物が円筒ローラに接触することによって被測定物にキズや損傷が生じ易くなることは言うまでもなく、円筒ローラ等の機械振動が被測定物に直接伝わるために、測定誤差が生じ易く、また、円筒ローラに慣性質量があるために、測定張力に基づくフィードバック制御を行う際の高速応答性に欠けるという不具合がある。
【０００４】
本発明の目的は、幅広な長尺物で、厚さの薄いシートやテープのような被測定物の張力の測定を非接触で行える非接触流体測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る非接触流体測定装置は、シートやテープなどのフィルム状物などの被測定物を所要の抱角で以って流体圧縮室の上面に浮揚させて所要の測定を行う測定装置で、流体圧縮室の上面の、被測定物との間で形成される抱角に対応する円弧部位に、被測定物に向かって噴出する、空気などの流体の吐出孔を複数穿設するとともに、被測定物に当接して転向した流体の背圧検出孔を一つ又は二以上穿設し、この背圧検出孔の流体圧力を、被測定物が前記流体を介して及ぼす押圧力として検知する圧力センサを設け、この圧力センサは、背圧検出孔に連通する、流体圧縮室に固定ネジ等で固着された受圧チャンバと、この受圧チャンバに取り付けられた、ホースやチューブなどの流体伝送手段とを備え、この流体伝送手段によって繋がれた演算表示器で、被測定物が流体を介して及ぼす押圧力を被測定物の張力に変換処理してなるものである。本装置は、被測定物のうち、幅広な長尺物で、厚さの薄いシートやテープのようなフィルム状物の張力測定を非接触で行う場合に最適であり、後に詳述する非接触１８０度張力測定装置や非接触並列張力測定装置、非接触９０度張力測定装置、非接触円弧張力測定装置などとしての用途がある。
上記背圧検出孔、及びこれに対応させた圧力センサを、複数個配設されるようにしてもよく、これらから個別にその圧力信号を取り出したり、或いは、個別に取り出されたその圧力信号から平均値を算出したりして被測定物の張力測定ができる。
上記圧縮室の上面を焼結金属板や多孔質金属板、多孔質合成樹脂板などにする場合には、穴加工を施す必要はない。
また、本装置では、演算表示器に流体伝送手段を介して流体が導かれる構造をなすので、電気ショートに起因する暴爆を防止できる。
尚、本装置においては、受圧チャンバを介さずに背圧検出孔に流体伝送手段を直接取り付けてもよい。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る非接触流体測定装置は、前記圧力センサが、前記張力の変換処理に代えて、前記被測定物のエッジ位置を検出処理するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る非接触流体測定装置を図面を参照して説明する。
最初に、本非接触流体測定装置の基本構造について、図１を参照して説明する。
本装置１の構造は、同図に示すように、フィルム状物などの被測定物２を、５０ｍｍＡｑ〜５Ｋｇf/〓² の一定圧力に保持されたフロータ（流体圧縮室）３の上面に浮揚させて所要の測定を行えるようになっており、ワイヤ４に巻回されたフロータ３の上面に、被測定物２に向かって噴出する、空気（流体）の吐出孔が複数穿設され（同図では、吐出孔５，６のみが描かれている）、また、被測定物２に当接して転向した空気の背圧検出孔が一つ又は二以上穿設され（同図では、背圧検出孔７のみが描かれている）、圧力センサ８が、背圧検出孔７に連通する、フロータ３に固定ネジ等で固着された受圧チャンバ９と、この受圧チャンバ９に取り付けられたホース（流体伝送手段）１０とで構成されるとともに、ホース１０によって繋がれた一つの演算表示器１１とで構成され、本実施の形態の圧力センサ８では、演算表示器１１にホース１０を介して空気圧力が導かれる構造をなしている。
ところで、本実施の形態のように、フロータ３の上面に、ワイヤ４などの紐状物を巻回してやれば、吐出孔や背圧検出孔の流量を制御することができる。
【００１３】
このような構造を備えた本装置のうち、まず、被測定物の重量測定を図２を参照して説明する。尚、図１の構成要素と同一のものには同一番号を付し、その説明は割愛する。但し、以下の図面においては、構成要素の一部、例えばワイヤ４等が省略されている場合がある。
図２の装置２０は、被測定物２１を、一定圧力に保持されたフロータ３の上面に浮揚させてその重量の測定を行えるもので、フロータ３の上面の被測定物２１に向かって吐出孔（同図では、吐出孔２２〜２４が描かれている）から空気が噴出し、被測定物２１に当接して転向した空気が背圧検出孔７に流入すると、圧力センサ８で、この背圧検出孔７の空気圧力、即ち、被測定物２１が流体を介して及ぼす押圧力を、被測定物２１の重量に変換処理するようにしたもので、当該押圧力が被測定物２１の重量に比例することから、その演算表示器（図示省略）で、この押圧力に基づく圧力信号を演算処理することにより、被測定物２１の重量を非接触で測定できるようにしたものである。
【００１４】
次に、被測定物の押圧力測定を図３を参照して説明する。
図３の装置３０は、吐出孔（図示省略）からの空気の噴出方向が水平台３１に平行なるようにして使用されるものである。本装置３０を水平台３１に置かれた被測定物３２に近接させると、被測定物３２が本装置３０から押圧力を受けるが、本装置３０は、当該押圧力を圧力センサ８で水平台３１に置かれた被測定物３２を押す力に変換処理するようにしたもので、相手との接触を嫌う被測定物３２において、その移送に要する押圧力を測定するのに最適である。
【００１５】
次に、被測定物の厚さ測定を図４を参照して説明する。
図４の装置４０は、上記フロータ３を一対として、吐出孔（図示省略）が被測定物２を隔てて対向するように配設される態様をなし、圧力センサ４１は、その演算表示器（図示省略）に各フロータ３の背圧検出孔（図示省略）の空気圧力が、即ち、各受圧チャンバ９内の空気圧力が、各ホース１０を介してそれぞれ伝達される態様をなしている。したがって、対向する吐出孔間で形成されるスキマに被測定物２を通過させると、被測定物２は圧力センサ４１に流体を介して押圧力を及ぼすが、この押圧力が被測定物２の厚みに応じて変化するので、かかる押圧力に基づく圧力信号を、圧力センサ４１の演算表示器で演算処理することにより被測定物２の厚みを非接触で測定できるのである。
尚、圧力センサ４１が上記圧力センサ８と異なるところは、演算表示器に２本のホースが繋がれている点のみである。
【００１６】
また、被測定物の厚さ測定を図５の装置５０を用いてもできる。
本装置５０は、上記被測定物２が所要の抱角θでガイドローラ５１に巻回されている場合、吐出孔（図示省略）の穿設されている部位が上記抱角θに対応する円弧に形成される態様をなし、ガイドローラ５１と吐出孔と間で形成されるスキマに被測定物２を通過させると、被測定物２は圧力センサ８に流体を介して押圧力を及ぼすが、この押圧力が被測定物２の厚みに応じて変化するので、かかる押圧力に基づく圧力信号を、圧力センサ８の演算表示器（図示省略）で被測定物２の厚さに変換処理してなるもので、ガイドローラ５１に巻回されている被測定物２の厚さをその円筒面上で非接触で測定できるという特徴がある。
【００１７】
次に、本非接触流体測定装置に係る被測定物の張力測定を図面を参照して説明する。
張力測定のための本装置６０の基本構造は、図６に示すように上記装置１に準じており、フィルム状物などの被測定物２を、例えばその断面形状が半円筒のフロータ６１の上面に浮揚させて張力測定を行えるようになっており、ワイヤ（図示省略）に巻回されたフロータ６１の上面に、被測定物２に向かって噴出する、空気の吐出孔（図示省略）が複数穿設され、被測定物２に当接して転向した空気の背圧検出孔（図示省略）が一つ又は二以上穿設され、張力センサ（圧力センサ）６２が、背圧検出孔に連通する、フロータ６１に固定ネジ等で固着された受圧チャンバ９と、この受圧チャンバ９に取り付けられたホース１０とで構成されるとともに、ホース１０によって繋がれた演算表示器６３とで構成され、かかる演算表示器６３からは被測定物２の巻出し機や巻取り機６４に張力制御信号が送出される。尚、本実施の形態の張力センサ６２では、演算表示器６３にホース１０を介して空気圧力が導かれる構造をなしている。
ところで、当該張力測定においては、フロータ６１内の圧力を一定に保持する制御も行っている。即ち、ブロア６４からフロータ６１内に加圧空気が供給される一方、フロータ６１内の内部圧力センサ６５でフロータ６１内の圧力を検知してその圧力信号を演算表示器６６に送出すると、演算表示器６６では、予め設定された値と比較して過不足信号をモータインバータ６７に送り、フロータ６１内の圧力が一定に保持されるようにブロアモータ６８の回転数制御を行っている。
【００１８】
以下では、上記基本構造を備えた装置の具体例を説明する。
まず、図７は、非接触１８０度張力測定装置７０と呼ばれるもので、本装置７０は、被測定物７１を浮揚する、１台の１８０度フロータ７２及びこれに同図のように付設された２台の９０度フロータ７３，７４で構成され、複数（本実施の形態では３個）の受圧チャンバ９が、フロータ７２の頂点（被測定物７１との抱角の二等分線がフロータ７２の円筒面に交わる点）に穿設された背圧検出孔（図示省略）に対応してそれぞれ固着され、張力センサ７５は、その演算表示器（図示省略）にフロータ７２の背圧検出孔の空気圧力が、即ち、各受圧チャンバ９内の空気圧力が、各ホース（図示省略）を介してそれぞれ伝達される態様をなしている。したがって、フロータ７２の円筒面上に浮揚される被測定物７１は張力センサ７５に流体を介して押圧力を及ぼすが、この押圧力が被測定物７１の張力と一定の関係を有するので、かかる押圧力に基づく圧力信号を、その演算表示器で演算処理することにより被測定物７１の張力として非接触で測定できるのである。このとき、本実施の形態のように複数箇所の張力を測定して、個別に張力測定することはもちろん、個別に取り出された張力の平均値を算出して、これに基づき被測定物７１の張力制御を行うことができる。
【００１９】
次の図８に示される装置は、上記装置７０と同一分類に属する非接触１８０度張力測定装置８０であり、装置７０の使用と異なるところは、９０度フロータ７３，７４に変えてガイドローラ８１，８２を配設した点である。本装置８０では、被測定物７１は、フロータ７２の円筒面上で浮揚しているが、ガイドローラ８１，８２の円筒面に所要の抱角をなして接触している態様をなす。但し、張力測定の方法は、上述の装置７０の場合と同様である。
【００２０】
また、図９は、非接触並列張力測定装置と呼ばれるもので、本装置９０は、テープ状の多数（本実施の形態では２０本）の被測定物９１の張力を同時に測定する場合に有用であり、被測定物９１の本数に対応した受圧チャンバ９が、９０度フロータ９２の頂点（被測定物９１との抱角の二等分線がフロータ９２の円筒面に交わる点）に穿設された背圧検出孔（図示省略）に対応してそれぞれ固着され、張力センサ９３は、その演算表示器（図示省略）にフロータ９２の背圧検出孔の空気圧力が、即ち、各受圧チャンバ９内の空気圧力が、各ホース（図示省略）を介してそれぞれ伝達される態様をなしており、これにより、演算表示器で、これに伝達された空気圧力に基づいて演算処理することにより各被測定物９１のそれぞれの張力を非接触で測定できる。
尚、張力センサ９３が上記張力センサ７５と異なるところは、演算表示器に２０本のホースが繋がれている点のみである。
【００２１】
また、図１０は、非接触９０度張力測定装置と呼ばれるもので、本装置１００は、受圧チャンバ９が上記９０度フロータ９２の頂点（被測定物７１との抱角の二等分線がフロータ９２の円筒面に交わる点）に穿設された背圧検出孔（図示省略）に対応して固着され、この受圧チャンバ９内の空気圧力がホース（図示省略）を介して演算表示器（図示省略）に伝達される態様をなしており、演算表示器で、これに伝達された空気圧力に基づいて演算処理することで被測定物７１の全幅の張力を測定するようにしたものである。
【００２２】
また、図１１は、非接触円弧張力測定装置と呼ばれるもので、本装置１１０は、被測定物１１１との抱角が少ない場合であってもその張力測定ができるものである。本装置１１０は、本実施の形態では、塗工装置１１２から搬出された被測定物１１１をその表面に吸着して搬送するサクションロール１１３を介してドライヤ１１４に搬入する工程において、塗工装置１１２とサクションロール１１３との間に３台が配設されており、これらは、受圧チャンバ９が円弧フロータ１１５の頂点（被測定物１１１との抱角の二等分線がフロータ１１５の円筒面に交わる点）に穿設された背圧検出孔（図示省略）に対応して固着され、この受圧チャンバ９内の空気圧力がホース（図示省略）を介して演算表示器（図示省略）に伝達される態様をなしている。張力測定に際しては、このうちの適宜なもの（本実施の形態では、同図中の中央の装置１１０）を選定し、かかる装置１１０の演算表示器で、これに伝達された空気圧力に基づいて演算処理することで被測定物１１１の全幅の張力を測定するようにしたものであり、抱角を大きくしないと測定ができない従来のものと違って、抱角が少ない場合でも測定できるので、極めて有用である。
尚、上記３台のうちいずれを選定するかはその工程の諸事情に拠ることはもちろん、これら３台が所要の間隔を空けて配設されるような工程では、これら３台のそれぞれによって張力測定ができるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２３】
ところで、本発明に係る非接触流体測定装置は、被測定物の重量や厚さ、或いは張力測定に係る装置に加えて、エッジ検出装置として用いることもできる。
当該エッジ検出装置は、フロータ３に浮揚している、例えば幅広な被測定物２のその両端又は片端の位置を検出するもので、被測定物２の両端又は片端の直下に位置する背圧検出孔（図示省略）の空気圧力、即ち、被測定物２が流体を介して及ぼす押圧力を、圧力センサ８で検知して被測定物２１のエッジ位置を検出しようとするものであり、被測定物２の蛇行などの検出に好適である。
このような装置のうち図１２（Ａ）の装置１２０は、背圧検出孔の孔径を小さくして、背圧検出孔に対するその両端又は片端の係合度合い、即ち、覆い被さり度の範囲を小さくしているために、圧力センサ８で出力される圧力信号を図のように急峻させることができる。
また、同図（Ｂ）の装置１３０のように、背圧検出孔の孔径を大きくして、上述の覆い被さり度の範囲を大きくすると、圧力センサ１３１で出力される圧力信号を図のように緩慢にさせることもできる。尚、圧力センサ１３１は、背圧検出孔の孔径に対応して受圧チャンバの大きさが圧力センサ８のそれとは異なるために、圧力センサ８とは異なる符号で示されている。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の非接触流体測定装置によれば、幅広な長尺物で、厚さの薄いシートやテープのような被測定物の張力の測定を非接触で行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る非接触流体測定装置の基本構造図である。
【図２】図１の装置を用いた被測定物の重量測定の説明図である。
【図３】図１の装置を用いた被測定物に対する押圧力測定の説明図である。
【図４】図１の装置を用いた被測定物の厚さ測定の説明図である。
【図５】図１の装置を用いた被測定物の厚さ測定の説明図である。
【図６】本装置を張力測定に用いた場合の当該装置の基本構造図である。
【図７】非接触１８０度張力測定装置の構成図である。
【図８】非接触１８０度張力測定装置の構成図である。
【図９】非接触並列張力測定装置の構成図である。
【図１０】非接触９０度張力測定装置の構成図である。
【図１１】非接触円弧張力測定装置の構成図である。
【図１２】エッジ検出装置の構成図である。
【図１３】従来の張力測定の構成図である。
【符号の説明】
１，２０，３０・・・１１０ 非接触流体測定装置
２，２１，３２，７１，９１，１１１ 被測定物
３，６１，７２，９２ フロータ（流体圧縮室）
５，６，２２〜２４ 吐出孔
７ 背圧検出孔
８，４１ 圧力センサ
９ 受圧チャンバ
１０ ホース（流体伝送手段）
１１，６３ 演算表示器
３１ 水平台
５１ ガイドローラ
６２，７５，９３ 張力センサ

Claims (2)

1. フィルム状物などの被測定物を所要の抱角で以って流体圧縮室の上面に浮揚させて所要の測定を行う非接触流体測定装置であって、前記流体圧縮室の上面の、前記被測定物との間で形成される前記抱角に対応する円弧部位に、前記被測定物に向かって噴出する流体の吐出孔を複数穿設するとともに、前記被測定物に当接して転向した前記流体の背圧検出孔を一つ又は二以上穿設し、該背圧検出孔の流体圧力を、前記被測定物が前記流体を介して及ぼす押圧力として検知する圧力センサを設けてなり、前記圧力センサは、前記背圧検出孔に連通する、前記流体圧縮室に固定ネジ等で固着された受圧チャンバと、該受圧チャンバに取り付けられた流体伝送手段とを備え、該流体伝送手段によって繋がれた演算表示器が、前記押圧力を前記被測定物の張力に変換処理してなることを特徴とする非接触流体測定装置。
2. 前記圧力センサは、前記張力の変換処理に代えて、前記被測定物のエッジ位置を検出処理してなることを特徴とする請求項１に記載の非接触流体測定装置。

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