JPH03246433A - 張力検出器 - Google Patents
張力検出器Info
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- JPH03246433A JPH03246433A JP4401490A JP4401490A JPH03246433A JP H03246433 A JPH03246433 A JP H03246433A JP 4401490 A JP4401490 A JP 4401490A JP 4401490 A JP4401490 A JP 4401490A JP H03246433 A JPH03246433 A JP H03246433A
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
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。
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、線や帯状体をローラで移送する際にこの線や
帯状体に加わる張力を検出する張力検出器に関する。
帯状体に加わる張力を検出する張力検出器に関する。
紙、フィルム、セロファン 箔、ゴムなどの帯状体（ウ
ェブ）を巻取ったり、巻戻したりする場合、巻径が変化
するにつれてウェブの張力は巻径の変化とともに変わる
ので、この張力を制御しないとシワ寄り、たわみ、厚さ
の変化などを起こし、ウェブが切断する場合も起こる。
ェブ）を巻取ったり、巻戻したりする場合、巻径が変化
するにつれてウェブの張力は巻径の変化とともに変わる
ので、この張力を制御しないとシワ寄り、たわみ、厚さ
の変化などを起こし、ウェブが切断する場合も起こる。
また、印刷工程においては張力変動はウェブに伸び縮み
を与え、印刷ずれを起こす、このため、ウェブに加わる
張力を検出し、張力制御が行われている。張力検出の原
理を第６図を用いて説明する。第６図においてウェブ１
は３つのロール２に抱き角θで案内され搬送される。中
央のロール２について考えると、ウェブの張力Ｔによっ
てロール軸心４より軸受３には力Ｆが加わる。ここでＦ
、Ｔは次式で表される。
を与え、印刷ずれを起こす、このため、ウェブに加わる
張力を検出し、張力制御が行われている。張力検出の原
理を第６図を用いて説明する。第６図においてウェブ１
は３つのロール２に抱き角θで案内され搬送される。中
央のロール２について考えると、ウェブの張力Ｔによっ
てロール軸心４より軸受３には力Ｆが加わる。ここでＦ
、Ｔは次式で表される。
θ
Ｆ＝２Ｔｃｏｓ ＋Ｒｈ
θ
Ｔ ＝ （Ｆ −Ｒｗ ） ／ ２ ｃｏｓ
−−−−−−（＋）Ｒ匈はロール部重量、 （１）式より力Ｆを計測することにより張力Ｔを得るこ
とができる。この張力を計測する具体的方法を第７図を
用いて説明する。第７図（ａ）は、軸受３を梁５に載置
し、この梁５を固定端６で片持ち支持とし、力Ｆによっ
て生しる撓みを変位計７で計測し、この撓みから力Ｆを
計測することにより張力Ｔを算出する方法である。第７
図（ｂｌは（ａ）図に示す場合に対し梁５の支持方法を
変えたもので梁５を丸棒８のねしれ剛性により支持し、
この丸棒８を固定端６で固定したもので、梁５の曲げと
丸棒８のねしれによる変位を変位計７で計測し力Ｆおよ
び張力Ｔを算出する方法であり、特開昭６１−２８８３
４号公報に開示されている。
−−−−−−（＋）Ｒ匈はロール部重量、 （１）式より力Ｆを計測することにより張力Ｔを得るこ
とができる。この張力を計測する具体的方法を第７図を
用いて説明する。第７図（ａ）は、軸受３を梁５に載置
し、この梁５を固定端６で片持ち支持とし、力Ｆによっ
て生しる撓みを変位計７で計測し、この撓みから力Ｆを
計測することにより張力Ｔを算出する方法である。第７
図（ｂｌは（ａ）図に示す場合に対し梁５の支持方法を
変えたもので梁５を丸棒８のねしれ剛性により支持し、
この丸棒８を固定端６で固定したもので、梁５の曲げと
丸棒８のねしれによる変位を変位計７で計測し力Ｆおよ
び張力Ｔを算出する方法であり、特開昭６１−２８８３
４号公報に開示されている。
上記従来の方法は、第７図（ａ）、 （ｂ）に示すよう
にロール軸心４は軸受３を介して梁５上に載置されてお
り、梁５の曲げモーメントに対する中立軸とロール軸心
４が一致していない。このため張力検出系の固有振動数
が低くなり高速のウェブ移送ラインに適用すると振動上
の問題が生している。
にロール軸心４は軸受３を介して梁５上に載置されてお
り、梁５の曲げモーメントに対する中立軸とロール軸心
４が一致していない。このため張力検出系の固有振動数
が低くなり高速のウェブ移送ラインに適用すると振動上
の問題が生している。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、固有
振動数の高い張力検出系を簡単な構造ムこより実現する
張力検出器を提供することを目的とする。
振動数の高い張力検出系を簡単な構造ムこより実現する
張力検出器を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、ロール軸心と支持梁とか支持
バネ等の支持力中心を一致するようにしたもので、本発
明の張力検出器は、線または帯状体を所定の抱き角をも
たせてロールにがけこのロールに加わる荷重から前記線
または帯状体に加わる張力を検出する張力検出器におい
て、前記ロールの回転軸のラジアル方向のほぼ中心を弾
性体で支持し、この弾性体の変位より前記張力を検出す
ることを特徴とするものである。また、前記弾性体を片
持梁とし、この片持梁の曲げモーメントに対する中立軸
が前記ロールの回転軸のラジアル方向の中心とほぼ一致
するよう支持するとよい。また、前記片持梁の形状が支
持部近傍で応力集中を緩和する曲線形状でくびれでいる
ようにするとよい。また、前記弾性体をバネとし、この
バネの反発力の方向が前記ロールの回転軸のラジアル方
向の中心とほぼ一致するよう支持するとよい。
バネ等の支持力中心を一致するようにしたもので、本発
明の張力検出器は、線または帯状体を所定の抱き角をも
たせてロールにがけこのロールに加わる荷重から前記線
または帯状体に加わる張力を検出する張力検出器におい
て、前記ロールの回転軸のラジアル方向のほぼ中心を弾
性体で支持し、この弾性体の変位より前記張力を検出す
ることを特徴とするものである。また、前記弾性体を片
持梁とし、この片持梁の曲げモーメントに対する中立軸
が前記ロールの回転軸のラジアル方向の中心とほぼ一致
するよう支持するとよい。また、前記片持梁の形状が支
持部近傍で応力集中を緩和する曲線形状でくびれでいる
ようにするとよい。また、前記弾性体をバネとし、この
バネの反発力の方向が前記ロールの回転軸のラジアル方
向の中心とほぼ一致するよう支持するとよい。
ロールの回転軸を弾性支持する場合の張力検出系の固有
振動数について第４図、第５図を用いて説明する。第４
図（ａ）は、ロールの回転軸４の中心が梁５の支持力の
曲げモーメントに対する中立軸と一致した場合で、第４
図［有］）は、（８１図の等価モデルであり、梁５の剛
性をバネ９で表わし、固定端６をヒンジとしたものであ
る。第５図（ａ）はロールの回転軸４の中心が梁５の曲
げモーメントに対する中立軸とｈ＠れた場合で第５図（
ｂ）は（ａＪ図の等価モデルである。第４図は第５図に
おいてｈ＝ｏとした場合であるので第５図の場合の固有
振動数について考える。
振動数について第４図、第５図を用いて説明する。第４
図（ａ）は、ロールの回転軸４の中心が梁５の支持力の
曲げモーメントに対する中立軸と一致した場合で、第４
図［有］）は、（８１図の等価モデルであり、梁５の剛
性をバネ９で表わし、固定端６をヒンジとしたものであ
る。第５図（ａ）はロールの回転軸４の中心が梁５の曲
げモーメントに対する中立軸とｈ＠れた場合で第５図（
ｂ）は（ａＪ図の等価モデルである。第４図は第５図に
おいてｈ＝ｏとした場合であるので第５図の場合の固有
振動数について考える。
ｆ７ ：固有振動数、 Ｋ：等価バ１定数Ｊ ：支
点回りの慣性モーメント ここで振動系の質量をロールの質量Ｍのみとし、他の質
量を無視する。
点回りの慣性モーメント ここで振動系の質量をロールの質量Ｍのみとし、他の質
量を無視する。
Ｊ ＝ Ｍ （１２＋ ｈ ” ） −−−−−−−−
−−−−（３）Ｋ ＝ ｋ ｌ ” −−−
−−−−−−−−−（４）Ｍ：ロールの質量、に：バネ
定数（直線系）ｉ、ｈ：第５図に示す値 （３）、 （４）式を（２）式に代入し整理すると次式
を得る。
−−−−（３）Ｋ ＝ ｋ ｌ ” −−−
−−−−−−−−−（４）Ｍ：ロールの質量、に：バネ
定数（直線系）ｉ、ｈ：第５図に示す値 （３）、 （４）式を（２）式に代入し整理すると次式
を得る。
（５）式よりＭ、 ｋを一定値としｈ→小とすればｆ
。
。
→大となることがわかる。つまり第４図に示すようにｈ
＝ｏとすれば固有振動数ｆｌｌは高くなる。
＝ｏとすれば固有振動数ｆｌｌは高くなる。
またｆ、１．Ｍを一定値としｈ→小とすればに→小にす
ることができる。つまりｋが小さくてよいということは
、静的な荷重〜変位特性においては一定の張力に対し大
きな撓み変位を得ることができ、撓み検出精度が向上す
ることになる０以上のように、本発明の構成によれば張
力検出系の固有振動数を高くすることができるのでロー
ルの高速回転が可能となり、また固有振動数を所定の値
にすれば張力の検出精度が向上する。
ることができる。つまりｋが小さくてよいということは
、静的な荷重〜変位特性においては一定の張力に対し大
きな撓み変位を得ることができ、撓み検出精度が向上す
ることになる０以上のように、本発明の構成によれば張
力検出系の固有振動数を高くすることができるのでロー
ルの高速回転が可能となり、また固有振動数を所定の値
にすれば張力の検出精度が向上する。
片持梁の支持部近傍の形状をくびれた形状とすることに
より、片持梁を張力Ｔを計測に必要な十分変位を出力す
ると共に短い梁とすることができる。これは、ロール軸
心を支持するためにロール軸心の寸法に合わせて梁の深
さを大きくする必要があるが、このように大きくすると
剛性が増して変位が小さくなる。そこでロール軸心を軸
支する部分の梁の深さを大きくし、梁の支持部の形状を
くびれだ形とするとくびれ部の角変位により、梁の先端
では大きな変位が得られるので梁の長さを大きくする必
要はない。またこのような形状とすることにより、ロー
ル軸心の軸支部、梁、梁の支持部全体をコンバクトドな
構造とすることができる。
より、片持梁を張力Ｔを計測に必要な十分変位を出力す
ると共に短い梁とすることができる。これは、ロール軸
心を支持するためにロール軸心の寸法に合わせて梁の深
さを大きくする必要があるが、このように大きくすると
剛性が増して変位が小さくなる。そこでロール軸心を軸
支する部分の梁の深さを大きくし、梁の支持部の形状を
くびれだ形とするとくびれ部の角変位により、梁の先端
では大きな変位が得られるので梁の長さを大きくする必
要はない。またこのような形状とすることにより、ロー
ル軸心の軸支部、梁、梁の支持部全体をコンバクトドな
構造とすることができる。
以下、本発明の実施例を第１図〜第３図を用いて説明す
る。
る。
第１図は第１実施例を装備したロールでウェブを移送す
る状態を示した図である。第１図（ａ）は正面図であり
、（ト））図はＡ−Ａ断面図である。ウェブ１は［有］
）図に示すように３つのロール２にかけられ移送される
。ロール軸心４は軸受ユニノ目０によって支持される。
る状態を示した図である。第１図（ａ）は正面図であり
、（ト））図はＡ−Ａ断面図である。ウェブ１は［有］
）図に示すように３つのロール２にかけられ移送される
。ロール軸心４は軸受ユニノ目０によって支持される。
軸受ユニッ目０はロール２を軸支すると共にロール軸心
４より軸受ユニット１０に加わる力Ｆを検出する。第２
図は軸受ユニットの詳細を示す。軸受ユニット１０は、
ロール軸心４を軸支する軸受１１と、この軸受１１を弾
性支持する支持板１２と、差動トランスのコア１３とコ
イル１４とから構成される。支持板１２は、周囲をスリ
ットで切り離し、ロール軸心４の中心を通る水平線上の
狭隘部１２１で固定部１２２と接続した軸受支持部１２
３と、軸受支持部１２３の変位を取り出す腕部１２４と
、固定部１２２と接続しておりコイル１４を支持する支
柱１２５とから構成される。狭隘部１２１は、上下が円
形に切り込まれており、応力集中を緩和するような形状
としている。軸受支持部１２３は狭隘部１２１で支持さ
れる梁を形成し、主として狭隘部１２１の撓み角により
撓み、その撓み値が腕部１２４に表われる。軸受１１は
その中心が狭隘部１２１の中心を通るように軸受支持部
１２３に固定される。
４より軸受ユニット１０に加わる力Ｆを検出する。第２
図は軸受ユニットの詳細を示す。軸受ユニット１０は、
ロール軸心４を軸支する軸受１１と、この軸受１１を弾
性支持する支持板１２と、差動トランスのコア１３とコ
イル１４とから構成される。支持板１２は、周囲をスリ
ットで切り離し、ロール軸心４の中心を通る水平線上の
狭隘部１２１で固定部１２２と接続した軸受支持部１２
３と、軸受支持部１２３の変位を取り出す腕部１２４と
、固定部１２２と接続しておりコイル１４を支持する支
柱１２５とから構成される。狭隘部１２１は、上下が円
形に切り込まれており、応力集中を緩和するような形状
としている。軸受支持部１２３は狭隘部１２１で支持さ
れる梁を形成し、主として狭隘部１２１の撓み角により
撓み、その撓み値が腕部１２４に表われる。軸受１１は
その中心が狭隘部１２１の中心を通るように軸受支持部
１２３に固定される。
以上のように構成された実施例の動作について説明する
。ウェブｌより加えられた力Ｆはロール軸心４より軸受
１１に伝達され軸受支持部１２３に荷重として加わる。
。ウェブｌより加えられた力Ｆはロール軸心４より軸受
１１に伝達され軸受支持部１２３に荷重として加わる。
軸受支持部１２３は狭隘部１２１近傍を固定端とする片
持梁として働くが、狭隘部１２１以外の剛性が大きいた
め、狭隘部１２１に撓み角を生じ力Ｆ方向へ撓み、この
撓みは腕部１２４に最も大きく表われる。この腕部１２
４の撓みは差動トランスのコア１３の変位となる。一方
コア１３を囲むコイル１４は固定部１２２と一体となっ
た支柱１２５に固定されているので軸受支持部１２３の
撓みは伝わらず変位は生しない。このため軸受支持部１
２３の撓みに応した変位がコア１３とコイル１４の相対
変位となり、この変位に対応した電圧が差動トランスの
コイル１４より出力される。この電圧は変位に比例した
値であり、この変位は力Ｆに比例するので、（１）式を
用いることによりウェブ１の張力Ｔを電圧より算出する
ことができる。本実施例は、ロール軸心４が梁を形成す
る軸受支持部１２３の中心軸と一致しているため、（５
）式におけるｈ＝ｏを満たしており、固有振動数ｆｆｉ
の高い張力検出系を構成するので、ロール２の高速回転
が可能となる、また固有振動数ｆ７を一定とすれば一定
の張力Ｔに対し、軸受支持部１２３の撓みが大きくなり
コア１３の変位が大きくなるのでコイル１４からの電圧
出力レベルが大きくなり、検出精度が向上する。また支
持板１２は、１枚の板に穴明け、スリット加工等をして
製作することができ、部品数が少なく、構造が簡単でス
ペースが小さく製作容易である。
持梁として働くが、狭隘部１２１以外の剛性が大きいた
め、狭隘部１２１に撓み角を生じ力Ｆ方向へ撓み、この
撓みは腕部１２４に最も大きく表われる。この腕部１２
４の撓みは差動トランスのコア１３の変位となる。一方
コア１３を囲むコイル１４は固定部１２２と一体となっ
た支柱１２５に固定されているので軸受支持部１２３の
撓みは伝わらず変位は生しない。このため軸受支持部１
２３の撓みに応した変位がコア１３とコイル１４の相対
変位となり、この変位に対応した電圧が差動トランスの
コイル１４より出力される。この電圧は変位に比例した
値であり、この変位は力Ｆに比例するので、（１）式を
用いることによりウェブ１の張力Ｔを電圧より算出する
ことができる。本実施例は、ロール軸心４が梁を形成す
る軸受支持部１２３の中心軸と一致しているため、（５
）式におけるｈ＝ｏを満たしており、固有振動数ｆｆｉ
の高い張力検出系を構成するので、ロール２の高速回転
が可能となる、また固有振動数ｆ７を一定とすれば一定
の張力Ｔに対し、軸受支持部１２３の撓みが大きくなり
コア１３の変位が大きくなるのでコイル１４からの電圧
出力レベルが大きくなり、検出精度が向上する。また支
持板１２は、１枚の板に穴明け、スリット加工等をして
製作することができ、部品数が少なく、構造が簡単でス
ペースが小さく製作容易である。
次に第２実施例を第３図を用いて説明する。第３図にお
いて、ロール２はそのロール軸心４を軸受３で軸支する
。軸受３には側板１４と底板１５が設けられ、案内板１
６により上下方向のみ移動できバネ１７により支持され
る。軸受３の上下方向の移動は模式的に示した変位計７
で検出される。変位計７としては第１実施例で説明した
差動トランスを用いてもよい。
いて、ロール２はそのロール軸心４を軸受３で軸支する
。軸受３には側板１４と底板１５が設けられ、案内板１
６により上下方向のみ移動できバネ１７により支持され
る。軸受３の上下方向の移動は模式的に示した変位計７
で検出される。変位計７としては第１実施例で説明した
差動トランスを用いてもよい。
なお、上述の実施例では、変位を電気信号に変換する手
段として差動トランスを用いたが、光電型、渦流型、磁
歪型等の変換素子を使用してもよい。また第１実施例の
狭隘部１２１にストレンゲージを設置して狭隘部１２１
の変位を計測してもよい。
段として差動トランスを用いたが、光電型、渦流型、磁
歪型等の変換素子を使用してもよい。また第１実施例の
狭隘部１２１にストレンゲージを設置して狭隘部１２１
の変位を計測してもよい。
出力信号としては、電気信号のみならず、液体圧気体圧
信号も可能であり、それに応した変換素子を使用しても
よい。
信号も可能であり、それに応した変換素子を使用しても
よい。
〔発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明はロールのほぼ
細心を弾性体で支持し、この弾性体の変位よりロールが
移送する線や帯状体の張力を検出するので、張力検出系
の固有振動数を高くすることができ、また張力検出精度
を向上することができる。また梁の支持部の形状を（び
れた形状とすることによりロール軸支持構造の加工が容
易で部品点数の少ないコンパクトな構造とすることがで
きる。
細心を弾性体で支持し、この弾性体の変位よりロールが
移送する線や帯状体の張力を検出するので、張力検出系
の固有振動数を高くすることができ、また張力検出精度
を向上することができる。また梁の支持部の形状を（び
れた形状とすることによりロール軸支持構造の加工が容
易で部品点数の少ないコンパクトな構造とすることがで
きる。
第１図は本発明の第１実施例を装着した装置を示す図、
第２図は第１実施例の詳細構造を示す回、第３図は第２
実施例の構成を示す図、第４図、第５図は本発明の詳細
な説明する図、第６図はウェブの張力を算出する説明図
、第７図は従来の張力検出器の原理を示す図である。 １−−−−ウェブ ２−一一一ロール３．１１−
−一軸受 ４−−−一ロール軸心７−−−変位計
１０−一一軸受ユニット１２−−−−支持板 １２１−一一狭隘部 １２２−ｍ−固定部１２３
−−−軸受支持部 １２４−ｍ−腕部１２５−−−支
柱 １３−−−一差動トランスコア １４−−−一差動トランスコイル ７ バネ
第２図は第１実施例の詳細構造を示す回、第３図は第２
実施例の構成を示す図、第４図、第５図は本発明の詳細
な説明する図、第６図はウェブの張力を算出する説明図
、第７図は従来の張力検出器の原理を示す図である。 １−−−−ウェブ ２−一一一ロール３．１１−
−一軸受 ４−−−一ロール軸心７−−−変位計
１０−一一軸受ユニット１２−−−−支持板 １２１−一一狭隘部 １２２−ｍ−固定部１２３
−−−軸受支持部 １２４−ｍ−腕部１２５−−−支
柱 １３−−−一差動トランスコア １４−−−一差動トランスコイル ７ バネ
Claims (4)
- （１）線または帯状体を所定の抱き角をもたせてロール
にかけ、このロールに加わる荷重から前記線または帯状
体に加わる張力を検出する張力検出器において、前記ロ
ールの回転軸のラジアル方向のほぼ中心を弾性体で支持
し、この弾性体の変位より前記張力を検出することを特
徴とする張力検出器。 - （２）前記弾性体を片持梁とし、この片持梁の曲げモー
メントに対する中立軸が前記ロールの回転軸のラジアル
方向の中心とほぼ一致するよう支持することを特徴とす
る請求項１記載の張力検出器。 - （３）前記片持梁の形状が支持部近傍で応力集中を緩和
する曲線形状でくびれていることを特徴とする請求項２
記載の張力検出器。 - （４）前記弾性体をバネとし、このバネの反発力の方向
が前記ロールの回転軸のラジアル方向の中心とほぼ一致
するよう支持することを特徴とする請求項１記載の張力
検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4401490A JPH03246433A (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 張力検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4401490A JPH03246433A (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 張力検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03246433A true JPH03246433A (ja) | 1991-11-01 |
Family
ID=12679832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4401490A Pending JPH03246433A (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 張力検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03246433A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05180714A (ja) * | 1992-01-07 | 1993-07-23 | Bando Chem Ind Ltd | 張力測定用プーリ装置 |
| JP6104487B1 (ja) * | 2016-01-25 | 2017-03-29 | 三菱電機株式会社 | 荷重検出器 |
| WO2017130448A1 (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 三菱電機株式会社 | 荷重検出器 |
| JP6181886B1 (ja) * | 2016-04-21 | 2017-08-16 | 三菱電機株式会社 | 荷重検出器及び張力検出器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4112390Y1 (ja) * | 1965-10-21 | 1966-06-10 | ||
| JPS61284629A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | ピ−ピ−ジ− インダストリ−ズ，インコ−ポレ−テツド | 可撓性線状材料の張力測定装置と測定方法 |
-
1990
- 1990-02-23 JP JP4401490A patent/JPH03246433A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP6181886B1 (ja) * | 2016-04-21 | 2017-08-16 | 三菱電機株式会社 | 荷重検出器及び張力検出器 |
| WO2017183163A1 (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | 荷重検出器及び張力検出器 |
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