JPH0628661Y2 - ローラ式張力検出構造体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は紙などのシート状のものをローラを用いて張力
検出する装置の検出体に関し、ローラと固定用のフレー
ムの中間に、左右それぞれに検出体を配設し、その検出
体に歪線ゲージを貼り付け、ローラ軸穴および検出体の
固定用のフレームへの嵌着部分を同芯状にして、ローラ
を何回交換しても常に同芯性が得られ、また損失の少な
い高精度の検出が行われるようにしたローラ式張力検出
構造体に関するものである。

〔従来の技術〕

一般的なローラ式張力検出構造体は第３図および第４図
に示され、その原理的な説明は第２図に示される。

すなわち、第２図はローラ１を用いて紙などのシート６
の張力を検出する一般的な方法の原理図である。

第２図において、ローラ１の左右に巻き付いたシート６
の張力をＰ，Ｐ′とすれば、これを直接検出することは
極めて難しい。張力Ｐ，Ｐ′によって生ずる合成力Ｔ、
すなわちローラ１の下方向の力を検出体４により検出
し、張力Ｐ，Ｐ′を挾む角度θをあらかじめ計測してお
けば、力学的にその張力Ｐ，Ｐ′が算定される。

一般に、過渡的なローラ１の運動を無視すれば張力Ｐと
Ｐ′は等しく、挾み角θの左右振り分けを等しくなるよ
うにローラ１を配設すれば、張力Ｐは で表わされる。

従って、第３図に示す張力検出装置の張力はこの式を用
いて計測される。

すなわち、第３図は従来のローラ式張力検出装置の一例
を示す要部正面断面図、第４図は第３図のアーア線矢視
断面図であり、第３図，第４図において、被検出体であ
るシート６はローラ１に巻き付けられ、そのローラ１は
ローラ軸２′にベアリング３を介して回転自在に一体取
着されている。そして、このローラ軸２′の両端を左右
それぞれの上部受金７にボルトにより固着し、ピン８を
介して下部受金９に連係し、さらにその下部に支持用の
金具12を取り付け、この金具12を固定用のフレーム５′
にボルトで固着している。

また、上部受金７と下部受金９間には圧縮ばね11および
上部受金７にソレノイド10の鉄心、下部受金９にソレノ
イド10のコイルがボルトにより取着して張力検出体を構
成している。

かような構造のローラ式張力検出装置において、シート
６の張力はローラ軸２′を介して下方に向って加圧さ
れ、これによって上部受金７が圧縮ばね11の反力に抗し
てピン８を中心にして回転運動しながら下方へ変位す
る。この変位量はソレノイド10の鉄心を移動させるの
で、ソレノイド10のコイルの電圧が変化して出力する。
そして、前もってこの出力特性と、変位量および力の相
関関係を算出しておけば、第２図に示した合成力Ｔ、す
なわち下方向の力Ｔが求まり、前述した(1)式から張力
Ｐが検出される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、かような構造では次に示す三つの問題がある。

(1)シート６を巻き付けているローラ１は下方向の力の
外に左右、シート６の幅方向の三次元の力を受ける。こ
の力はピン８が総て吸収するようなかたちとなり、三次
元の力による摩擦力が総て検出ロスとなる。もちろん摩
擦力が一定であればあらかじめ差引いておけばよいが、
摩擦係数は運動速度により変化し、力も時時刻刻と変わ
るので、この分の力の損失は避けられない。すなわち、
極めて検出精度が悪いこととなる。

(2)圧縮ばね11の変位量を十分にとるためにはそのばね
常数を小さくする必要があるが、このばね常数を小さく
（軟らかく）すると、ローラ１の質量と圧縮ばね11系で
自励振動が発生し、シート６は振動して好ましい送りで
なくなる。このために硬いばね常数にせざるを得なくな
る。一般に鉄心の最大ストロークは約60μｍであり、こ
の小さな変位でソレノイド10の電圧出力が変化するの
で、極めて分解能が悪い。すなわち、微少な力の変動は
検出されない。

(3)ローラ１とベアリング３は消耗品なので、定期的に
交換する必要がある。もちろん交換作業の効率化の点で
ローラ軸２′も一体化して変換するので、ローラ１の芯
出しを改めて行う必要がある。この配設精度は極めて重
要で、この精度が悪いと紙にしわが出来たり、あるいは
蛇行したりする。一般には所要真値に対し、10〜30μｍ
程度の精度に揃える必要があり、方向も三次元的に所要
の精度を確保しなければならないので、芯出し作業は極
めて困難を要す。

本考案は上述した(1)〜(3)の問題点に鑑みて創案された
もので、その目的とするところは、高精度で分解能の高
い検出値が得られ、さらにローラ１の配設精度が極めて
容易に得られるローラ式張力検出構造体を提供するもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

つまり、その目的を達成するための手段はローラを支持
しているローラ軸の左右両端に検出体を配設し、この検
出体の検出部に歪線ゲージを貼り付けて直接検出体の応
力を抵抗変化として取り出し計測する。さらにローラ軸
の中心と検出体の一方の嵌合中心および、検出体の他方
を固定するフレームの穴中心を同芯状に加工しておき、
このインロー部をはめ合うのみでローラの配設精度が容
易に得られ、さらに、ロールを検出体から抜脱せずロー
ルを検出体に付けた状態で検出体をフレームから抜脱で
きるようローラ軸を嵌着せしめる穴の深さを、フレーム
にはめ込む検出体の凸部の長さより大きくしてそれぞれ
を同芯状に一体構成したものである。

以下本考案のローラ式張力検出構造体の一実施例を、図
面に基づいて説明すると共に、併せて作用も詳述する。

〔実施例〕

第１図は本考案のものの一実施例を示す要部正面断面図
である。

第１図において、ローラ式張力検出構造体は、ローラ１
の左右に、ベアリング３を介してローラ軸２に検出体４
が備えられ、これらをフレーム５のインロー部で支持で
きるよう構成されている。

すなわち、検出体４は、一方にローラ１のローラ軸２を
嵌着する穴４_−ａを設け、他端にフレーム５に嵌着する
インローとしての凸部４_−ｂを設け、その中間部分にシ
ート状の歪線ゲージ４_−ｃが上，下部に貼り付けられる
よう円柱の上下部を切り取った平面を設け、さらに歪線
ゲージ４_−ｃを保護するために一ケ所を切り離した円筒
カバー４_−ｄがねじで取着され、リード線４_−ｅが歪線
ゲージ４_−ｃに接続され、一体化構築されている。

またそれぞれの嵌着部の芯は同芯状に加工され、検出体
４がフレーム５の穴に嵌着するはめ込み長さδはローラ
軸２が検出体４に嵌着し軸方向に可動可能な隙間εより
小さくする。なお、検出体４の他端が入る凸部４_−ｂの
フレーム側の穴5aは、最近のＮＣ工作機の技術により所
要の位置精度に機械加工されている。すなわち、検出体
４とローラ軸２およびフレーム５をそれぞれ嵌着し、ボ
ルトなどにより一体化してローラ式張力検出構造体を構
成している。

さて、かような構造の検出機構においては、ローラ１の
下方向の力は摩擦などの損失，外力の付加もなく、真値
が歪線ゲージ４_−ｃに伝達される。このとき、種種の力
は三次元的に歪線ゲージ４_−ｃにかかるが、これの貼り
方により下方向以外の力はキャンセルするように貼る。
なおこのことは容易な公知の事実であるため、その説明
を割愛する。

また、歪線ゲージ４_−ｃを貼り付ける部分は上下部を切
り取っているので断面が小さくなり、これがために剛性
がなくなり自励振動が入ることが心配されるが、これも
ゲージを貼り付ける形状を例えば穴などの形状としてそ
の内側に貼ることによって応力集中の効果により剛性を
小さくせずに高い応力が得られる。このことにより、従
来問題点とした分解能や自励振動は解決できた。

次に、ローラ１をフレームより取り外すときは検出体４
とフレーム５の締結ボルトを外し、検出体４とローラ軸
２を固定しているボルトを緩め、フレーム５に嵌着して
いる凸部４_−ｂの長さδ以上の寸法分の隙間εだけそれ
ぞれフレーム５の内側へ移動させることにより、検出体
４とローラ軸２およびローラ１の組み込み部はフレーム
５より取り外すことができる。

そして、取着するときは穴5aに凸部４_−ｂを嵌着し、ロ
ーラ軸２を固定するボルトおよび凸部４_−ｂのボルト緩
めを行う。このようにして抜脱あるいは取着が行われ、
精度は加工時の配設精度により決まるので、人的過ちが
介在せず、初期の精度が保持されて取着することができ
る。すなわち、従来のような三次元的な極めて困難な芯
出し作業をすることなく、何回交換作業をしても同じ配
設精度が得られる。

〔考案の効果〕

以上説明したごとく本考案によれば、歪線ゲージ４_−ｃ
を貼り付ける検出体４の一端を、ローラ軸２に嵌着させ
る穴を設け、他端を固定用のフレーム５に嵌着させるイ
ンローを設け、このインローの中心とローラ軸２を嵌着
させる穴を同芯状になし、さらにインローの嵌込み長さ
δより検出体４とローラ軸２の嵌着の軸方向の可動隙間
εの方を大きくなし、これら嵌着部の中間にゲージを貼
り付けて検出体４を一体形成し、これをローラ軸２の両
端に配設し、その他端を左右それぞれのフレーム５の穴
5aに嵌着させ、この左右のフレーム５の穴芯を同芯状に
配置することにより、ローラ軸２を何回交換しても芯出
し作業をすることなく常にその組み付けの同芯性が得ら
れるよう構成したことによって、従来の一例のような上
部受金７，下部受金９の連係するピン８の摩擦損失もな
く、また自励振動と微少検出能力の限界もなく、さらに
消耗品であるローラ１，ベアリング３，ローラ軸２の組
立品の交換も容易で人的過ちが介在せずに組み付け精度
が確保されるなど極めて高精度な検出精度と取着作業の
効率化，経済性など多くの利点を有する。

よって本考案のローラ式張力検出構造体は、実用上、極
めて有用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のものの一実施例を示す要部正面断面
図、第２図はローラを用いて紙などのシートの張力を検
出する一般的な方法の原理図、第３図は従来のものの一
例を示す要部正面断面図、第４図は第３図のアーア線矢
視断面図である。 １……ローラ、２，２′……ローラ軸、４……検出体、
４_−ａ……穴、４_−ｂ……凸部、４_−ｃ……歪線ゲー
ジ、５……フレーム、６……シート、δ……長さ、ε…
…隙間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】紙などのシート状のものをローラを用いて
   張力を検出し、その検出体に歪線ゲージを用いる構造体
   において、前記ローラの両端軸部に前記歪線ゲージを備
   える検出体と、この検出体の他方を支持する固定用のフ
   レームからなり、前記検出体の一方はローラ軸を嵌着せ
   しめる穴を設け、他方はフレームにはめ込むインローと
   しての凸部を設け、その中間部分は歪線ゲージを貼り付
   ける検出部を設け、ロールを検出体から抜脱せずロール
   を検出体に付けた状態で検出体をフレームから抜脱でき
   るよう、ローラ軸を嵌着せしめる穴の深さを、フレーム
   にはめ込む凸部の長さより大きくすると共に、凸部をは
   め込むフレームの穴，凸部の中心およびローラ軸用の穴
   が同芯状となるよう一体形成し、これをローラの両端に
   配設し、ローラを何回交換しても芯出し作業をすること
   なく常に同芯性が得られるよう構成したことを特徴とす
   るローラ式張力検出構造体。