JPH01223358A - 印刷機の巻取り紙用の速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は新聞印刷機の分野に１１１１わり、詳細には新
聞印刷用の巻取り紙の速度測定に関する。

［従来の技術とその問題点１ 大量にわたる新聞紙の印刷は複雑な工程であり、正しい
選択、設定、及び種々の材料と工程との相互干渉を考慮
する必要があり、物理的なまた運転上の間約も考慮しな
ければならない。最新の印刷設備は一時間当り７０，０
００部を超える新聞を印刷することが可能でなければな
らない。そのような印刷設備では連続した流れの中で頁
印刷、頁分け、及び、折り畳みをも自動的に行うことが
できる。

新聞紙の流れは、紙の大きなロールから始まる。

ロールは連続°した紙の“巻取り紙（ｗｅｂ　）”とな
るように巻戻された後、巻取り紙に両面印刷するために
印刷ローラーやその他の設備におくられ、他の巻取り紙
と合わせて切断され折り畳まれて個別の新聞紙となる。

巻取り紙は１２．３ｍ／秒（２０マイル／ｌ［＞の速度
で移動するため、全ての設備は巻取り紙の破断による全
工程の中断を防止するためにこれに同期しなければなら
ない。

巻取り紙の破断を防止し、紙が各種の印刷設備の中に適
切に送られるように十分な引つ張りを与えるための引っ
張りロールが具備されている。駆動ロールの速度もまた
巻取り紙に沿って種々の段階で、適切な速度となるよう
に制御されてし）る。

しかしながら、全工程において最適なＩＩＩＩＩｌを維
持するためには、工程内でのいくつかの重要点において
巻取り紙白体の速度を測定するための簡便な非接触式速
度計が必要である。巻取り紙に接触するローラ形式の速
度計を使用するとＯ−ラと巻取り紙との間の滑りに起因
する誤差が生じる。巻取り紙の長さ方向に発生ずる張力
の変動もまた接触式速度計を使用する際には問題を生じ
る。

非接触型速度計もこれまでに開発されてきてはいるが、
それらは例えば印刷機用の巻取り紙の様な生産ラインの
プロセスでは採用されていない。

これらの速度計には例えばレーダーの様なドツプラー効
果を用いたもの、また米国特許３，８５６゜４０３号及
び４，３１１．３８３に記述されているスペックル・パ
ターン（ｓｐｅｃｉｅ　ｐａｔｔｅｒｎ）を使用するも
のがある。実験的なスペックル・パターン速度計は、ジ
ー・ステイビス（Ｇ、５ｔａｖｉｓ）　茗（Ｉｎｓｔｒ
ｕｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ、　１９６６年、２月号、９９−１０２ページ）、及
び■、小川用１１゜宇木田１　（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ第
１４！！（１９７５）、補１１４−１．３０７−３１０
ページ）に記載されている。これら二つの論文に記載さ
れている速度針は、１メ一トル／秒以下の速度で評価さ
れたものである。ステイビスの装置は、サテン仕上げの
ニッケル表面を有する車輪の速Ｆ！！測定で試験された
。小川及び宇木田の装装置は、包装されたアクリル円盤
の速度測定で試験された。

［発明の要約１ 本発明の目的は、巻取り紙に接触することなく新聞用の
巻取り紙の速度を測定する速度計を提供することである
。

本発明によれば、レーザーからのコヒーレント光が印刷
機内を移動中の巻取り紙から反射される。

反射光はレーザー帯域通過フィルタを通り、直線状配列
の光検出器の上に導かれる。光検出器はコヒーレント光
が移動中の巻取り紙から反射される際に作られるスペッ
クル・パターンを用いて巻取り紙の動きを検出するよう
に位置決めされている。

配列内の光検出器は、移動中のスペックル・パターンを
検出できるよう差動的に接続されている。

光検出器配列からの二つの出力は、増幅されて作動増幅
器に送られる。この差動増幅器は、二人方間の差を増幅
した一つの信号を出力する。作動増幅器はまた５０オー
ムのインピーダンス出力バッファの役も果たしている。

増幅された差動出力はさらに増幅され、可変フィルタを
通される。可変フィルタは帯域通過フィルタの中心周波
数に設定されており、その帯域幅は個々の使用例におけ
る巻取り紙の近似速度を得るのに適した値に予め設定さ
れている。フィルタ出力の周波数は周波数計数器で測定
され、経験的に知られている周波数と近似巻取り紙速度
との関係から実際の巻取り紙の近似速度が決定される。

巻取り紙速度をさらに精密に求めるためには、差動出力
の周波数と巻取り紙速度との間に実質的に直線性の関係
を与えるように、経験的に予め定めた帯域通過中心周波
数と帯域幅でもって差動出力にフィルタをかける必要が
ある。従って、近似速陵はさらに最適なフィルタの帯域
通過中心周波数と帯域幅とを選択するために用いられ、
次に可変フィルタは巻取り紙の近似速度に適した周波数
と帯域幅に再設定される。これはコンピュータにより実
行されるが、このコンピュータには巻取り紙速度、差動
出力周波数と、帯域通過中心周波数及び帯域幅との関係
が予めプログラムされている。

コンピュータはスペックル・パターンの周波数を求める
ために周波数計数器に接続されている一方で、測定され
た周波数に応じて調節するために可変フィルタにも接続
されている。コンピュータはまた巻取り紙速度を表示す
る信号を出力し、ブ０セス制御にも使用できる。

本発明のこれらの目的及びそれ以外の目的、ならびに特
徴は添付図を参照してなされる以下に示す詳細説明で明
らかとなろう。

［実施例Ｊ コヒーレント光が拡散表面から漬方散乱されると、小さ
な輝く斑点のスペックル・パターンが形成される。拡散
表面が動くとスペックル・パターン内の個々のスペック
ルも動く。先行技術で知られているように、スペックル
・パターンの動きは拡散表面の速度決定に使用で基る。

第１図は表面速度測定に直線状光検出器配列２を使用し
た例を示す。配列２はスペックル・パターン６の移動方
向４に並べられている。配列は差動的に接続されている
、ずなわち第１図に示すように偶数同士、奇数同士の交
互の検出器出力が接続され加算されている。これらの出
力は差動増幅器８に入力され、この差動増幅器は偶数お
よび奇数出力の差を増幅した出力信号１０を出力する。

単一の正弦波１２は１１１！のスペックル１４が直線状
配′ＩＡ２に沿って移動する際の出力１０が取る時間信
号対電圧の関係を示す。スペックル・パターン６に対す
る信号は複数の同様な正弦波１６となろう。この際の周
波数の中心周波数は交互に並ぶ検出器間隔１７に関係す
る。

第２図は第１図に示す原理を用いて印刷機内での巻取り
紙１８（紙のストリップ）３１！度を測定乃るための装
置を示す。レーザ２２からのコヒーレント光のビーム２
０はｌＩ２４で反射され、集光レンズ２６を通って５０
％ビーム分割１！２８に送られる。ビーム分割１１２８
はビーム２０の一部を巻取り紙１８上に反射し、一部を
ビーム捨て場（ｄｕｍｐ）　３０へ通す。巻取り紙１８
に当たったビームのある部分は反射してビーム分割器を
通って戻る。この反射光は新聞印刷用巻取り紙に広く散
乱することによって生じたスペックル・パターンを含ん
でいる。これはレーザ・ライン・フィルタ３２でフィル
タをかけられ、直線状の光検出器配列３４で検出される
。第２図に示すヘリウム・ネオン・レーザに対して周囲
から入来する外乱光を除くために６３２８人の狭帯域通
過フィルタを使用しているが、これ以外のレーザ光源や
フィルタも使用可能であることはいうまでもない。光検
出器配列３４は、３２索子０．６ミリメ一ドル間隔（第
１図の番＠１７看照）の浜松　Ｓ　　９９４−１９直線
状光検出器配列である。

第３図に詳細に示すように、交互に並ぶ検出器（番号３
４奇数および番号３４偶数）出力は加算されマトリクス
會スイッチ３３．３５を通して個別の低雑音のｔｉ１１
！！増幅器３６．３８　＜バーブラウン　ＯＰＡ−１０
２８Ｍ）に接続される。２つの出力は差動増幅器４０（
ＣＯＨＬＩＮＥＡＲＣＬＣ２００Ａ１）に送られる、こ
の差動増幅器はまた５０オーム線路バツフアの役も果た
している。

４０からの差動出力はつぎに、第２図示のように、可変
フィルタ４４　（ＫＲＯＨＮ−旧ＴＥ　　３５５０　Ｒ
可変フィルタ）でフィルタをかけられる。このフィルタ
の帯域通過中心周波数はＱ、１８２から１引１ｚまで変
更でき、帯域幅は０．１Ｎｚから２８１１Ｚまで変更で
きる。

フィルタを通った信号の周波数は周波数計数器４６（Ｈ
Ｐ　　６３２８人　プログラマブル周波数計数器）で決
定される。この周波数計数器はフィルタ４４とコンピュ
ータ４８（例えばマツキントラシュ・Ｐ［υＳ・コンピ
ュータ）の両方に接続されている。コンピュータは、巻
取り紙３１１！度と計数器周波数とがほぼ実質的に直線
性の関係となるように可変フィルタの帯域通過中心周波
数と帯域幅とをｌｌｌ４ＩＩｌする機能を有する。これ
は第４図のアルゴリズムで示すようにして用いられる較
正曲線に基づいてなされるが、本発明による方法につい
ては以下に詳細に説明する。

コンピュータ４Ｂからの出力は、例えばＡシロスコープ
５０により、現在の巻取り紙速度を表示するために使用
できる。

本発明の方法は、第１図を参照して記述したように新開
印刷用の巻取り紙の速度を求めるためにスペックル・パ
ターンの動きを利用している。移動するスペックル・パ
ターンの速度は新聞印刷用巻取り紙の移動速度に比例し
て、したがって、これはまた巻取り紙速度に比例した周
波数を有する電気信号を得るために用いられる。しかし
ながら、最新の印刷機で使用される広範な速度レンジ（
１２，３メ一トル／秒）にわたって巻取り紙速度を正確
に求めるためには、スペックル・パターンから得られる
信号を、特に高速領域において巻取り紙速度が異なる場
合には、異なる帯域通過中心周波数と帯域幅で処理しか
つフィルタをかＧｊる必要がある。

コヒーレント光のビームが移動中の新聞印刷用巻取り紙
から反射されて、スペックル・パターンが得られる。こ
の反射ビームはレーザ帯域通過フィルタを通ってフィル
タをかけられ、第２図を参照して先に述べたように差動
接続された直線状の光検出器で検出される。検出器配列
からの２出力は、増幅されて差動増副器に送られて、検
出器配列からの２出力間の差動増幅出力が得られる。こ
の差動出力は次に予め設定された帯域通過中心周波数と
帯域幅とを有する可変フィルタでフィルタをかけられる
。

予め設定されるフィルタ定数は、計数器周波数対巻取り
紙速度の関係曲線を求めるために例えば新聞印刷用巻取
り紙の種類ヤ印劉速ｒ！１などの条件を変えて行う実験
試験の結果に基づいて決められる。固定周波数に於ける
実験曲線の一例を第５図の＃５２に示す。通常この曲線
は高速域で寝てくるため、結果的に得られる精度が急く
なる。しかしながらこの曲線をコンピュータに記憶させ
（第４図のステップ５４）近似用紙速度の決定に使用】
ることはできる（ステップ５６）。

次にフィルタを通った差動出力の周波数を周波数計数器
を用いて測定する。この周波数は先行設定フィルタ定数
くステップ５６）に対して予め決められている、用紙速
度と計数器周波数との関係から近似用紙速度を求めるた
めに使われる。

用紙速度のさらに精密な値を求めるために、光検出配列
の差動出力は測定される用紙速度に見合つた帯域中心周
波数と帯域幅とでフィルタをかけられる。これは各測定
周波数において応答が直線的（第５図の曲線５５）にな
るように、用紙速度と帯域中心周波数（第６図）との関
係を予め実験的に求めておいて行なわれる。これらの関
係はコンピュータに記憶される（第４図、ステップ５８
゜６０）。したがってはじめに求めた近似速度は予め決
められている関係（第６図）を用いてさらに適切な帯域
通過中心周波数と帯域幅とを選択するために（ステップ
６２）使用される。

可変フィルタは選択された帯域通過中心周波数と帯域幅
に再設定され、作動出力周波数は再設定定数でフィルタ
をかけられた後取り出される（ステップ６４）。次に可
変フィルタ較正曲線が巻取り紙速度決定に使用される（
ステップ６６）。

第７図は可変フィルタの帯域ろ過特性に関する用訪の定
義である。帯域幅周波数デルタｆはフィルタを通過する
周波数の上限ｔ　と下限ｆ、との■ 差である。帯域通過中心周波数ｒＣは周波数上限と下限
との中間値である。実験は実運転条件下で各周波数に於
ける最適帯域幅を決定するために行なわれる。先に述べ
た条件での速度計に対しては分数帯域幅は１．６５で十
分である。

本発明から離れることなく多数の変化が可能である。し
たがって以、Ｆに記述したものは説明の目的のみであり
、発明の範囲を制限するものでないことを理解されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直線状配列とスペックル・パターンを用いた
速度測定法の先行技術による原理図；第２図は、本発明
による速度針の模式図；第３図は、光検出器配列、光検
出！！１ｆｆｉ子回路、及び差動増副器とからなる回路
Ｌ１２１＝第４図は、較正と巻取り紙速度測定で用いら
れる手順な示寸アルゴリズム： 第５図は、巻取り紙速度と側数器周波数との関係を示す
曲線で固定帯域通過フィルタを通った信号と、上記の関
係が線形となるように調整された帯域通過フィルタを通
ったＭ＠とを示す：第６図は、巻取り紙速度と計数器周
波数との問に線形関係を得るために用いられる帯域通過
中心周波数と轡取りＭ速度との０！ｌ係を示す：そして
第７図は、分数帯域幅の定義を示す。 ［符号の説明１ ２・・・光検出器配列 ６．１４・・・スペックル・パターン ８．４０・・・差動増幅器 １７・・・検出器間隔 １８・・・印刷用巻取り紙 ２０・・・コヒーレント光ビーム ２４・・・鎮 ２６・・・集光レンズ ２８・・・ビーム分割器 ３２・・・レーザ赤うイン壷フィルタ ３３．３５・・・マトリックス・スイッチ３４・・・直
線状光検出器配列

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）印刷機の巻取り紙用の速度計であつて；印刷機の
   巻取り紙から光を反射させるように位置決めされたコヒ
   ーレント光源； 巻取り紙からの反射光を受光するように位置決めされた
   レーザ帯域通過フィルタ； 巻取り紙の動きをフィルタを通つた光が作るスペックル
   ・パターンを用いて巻取り紙の動きを検出するように位
   置決めされ、個々の光検出器が差動接続されている直線
   状の光検出器配列； 光検出器配列の出力を受取り、増幅されたバッファ出力
   を生成する光検出器電子回路； 光検出器の出力を受取り、増幅された差動出力を生成す
   る差動増幅器と； 帯域通過の中心周波数及び帯域幅を変更可能で、増幅さ
   れた差動出力を受取つてそのフィルタ出力を生じる可変
   フィルタ； フィルタ出力を受取り、該フィルタ出力の周波数に関連
   する出力を生じる周波数計数器；ならびに、 可変フィルタと周波数計数器とに結合され、巻取り紙の
   速度と周波数計数器との間に実質的に直線性の応答が得
   られるように帯域通過中心周波数及び帯域幅を制御する
   ための制御手段、 を含んで成ることを特徴とする前記印刷機の巻取り紙用
   の速度計。
2. （２）請求項第１項において、前記直線状の光検出器配
   列が３２の線形光検出器索子で構成されていることを特
   徴とする印刷機の巻取り紙用の速度計。
3. （３）請求項第１項において、前記コヒーレント光源が
   レーザで構成されていることを特徴とする印刷機の巻取
   り紙用の速度計。
4. （４）請求項第１項において、前記光検出器電子回路が
   光検出器配列からの各出力ごとに低雑音の前置増幅器を
   有することを特徴とする印刷機の巻取り紙用の速度計。
5. （５）請求項第１項において、前記制御手段は、その実
   質的に直線性の応答を得るために、巻取り紙速度、差動
   出力周波数と帯域中心周波数及び帯域幅との間の予め定
   められた関係がプログラムされたコンピュータで構成さ
   れていることを特徴とする印刷機の巻取り紙用の速度計
   。
6. （６）印刷機の巻取り紙の速度を測定するための方法で
   あつて： 移動する巻取り紙からのコヒーレントな光ビームを反射
   させる段階； 反射したビームをレーザ帯域通過フィルタを通過させる
   段階； 反射されフィルタを通つたビームを、フィルタ光が作る
   スペックル・パターンを用いて巻取り紙の動きを検出す
   る向きに位置決めされた差動接続の直線状光検出器配列
   でもつて検出する段階；直線状光検出器配列の出力間に
   おける増幅された差動出力を得る段階； 差動出力を予め定められた帯域通過中心周波数と帯域幅
   に設定された可変フィルタを通す段階；フィルタを通つ
   た差動出力の周波数を計数する段階； 計数された周波数において実質的に直線性の応答が得ら
   れるように予め定められた巻取り紙の速度、差動出力と
   帯域通過中心周波数および帯域幅との関係を用いて帯域
   通過中心周波数と帯域幅とを選択する段階； 可変フィルタを選択された帯域通過中心周波数及び帯域
   幅に再設定する段階； 差動出力を再設定された可変フィルタに通す段階； 再設定された可変フィルタからの差動出力の周波数を計
   数する段階：ならびに、 選択された帯域通過周波数及び帯域幅に対する予め定め
   られた巻取り紙速度と周波数との関係から巻取り紙の速
   度を決定する段階； からなることを特徴とする印刷機の巻取り紙の速度測定
   方法。
7. （７）請求項第６項において、前記増幅された差動出力
   を得る段階が； 直線状光検出器配列からの出力を増幅すること；増幅さ
   れた出力を差動バッファ出力を得るために差動増副器に
   入力すること；及び、 差動出力を増幅すること； を含んで成る前記印刷機の巻取り紙速度測定方法。
8. （８）請求項第６項において、前記帯域通過中心周波数
   と帯域幅とを選択する段階が： ａ）予め定められた帯域通過中心周波数と帯域幅でフィ
   ルタにかけられる時、種々の巻取り紙速度で得られた近
   似の巻取り紙速度と差動出力の周波数との関係を決定す
   る段階； ｂ）巻取り紙速度に対する実質的に直線性の応答を与え
   る帯域通過中心周波数と帯域幅とを決定する段階； ｃ）予め定められた帯域通過中心周波数と帯域幅で得ら
   れた周波数の計数値と前記段階“ａ”で定めた関係とを
   用いて近似の巻取り紙速度を得る段階； ｄ）前記段階“ｃ”で得られた近似の巻取り紙速度と、
   段階“ｂ”で決定された関係を用いて実質的に直線性の
   関係を与える帯域通過中心周波数と帯域幅とを選択する
   段階； を含んで成ることを特徴とする印刷機用巻取り紙速度測
   定方法。