WO2023105563A1

WO2023105563A1 - 荷重検出器

Info

Publication number: WO2023105563A1
Application number: PCT/JP2021/044685
Authority: WO
Inventors: 雅也瀬良; 辰也佐々木; 修一熊本; 公一井岡
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2023-06-15
Also published as: JP7278509B1; TW202328524A; JPWO2023105563A1

Abstract

荷重を検出する検出部５ｋ、および検出部５ｋに対して荷重が作用する方向とは異なる方向に検出部５ｋから延びる延長部５ｍを備える本体５ｃと、荷重Ｗを作用させる対象物を保持する保持部５ａを、検出部５ｋから延長部５ｍが延びる方向上に有し、延長部５ｍが延びる方向に沿って移動可能となるよう延長部５ｍと接し、延長部５ｍが延びる方向に沿って移動させることで検出部５ｋと保持部５ａとの距離が変化するホルダ５ｂとを備えることを特徴とするものである。

Description

荷重検出器

この開示は荷重検出器に関するものである。

紙、布、フィルム、または金属箔等のウェブの巻取り、印刷、または、加工工程において、しわ寄り、たわみ、または印刷ずれ等の不具合を防ぐために、ウェブに働く張力を制御する必要がある。ウェブに作用する張力は、ウェブが巻きつくロールに作用する荷重として検出される。荷重を検出する検出器は、ロールの少なくとも片側の支持軸にベアリングを介して設けられた支持軸受の外周に配置される。検出器には、例えばロードセルなどの荷重検出器が用いられる。また、荷重検出器は外壁等にボルトを用いて据付けられる。

特開平４－１３６２３８

　このような荷重検出器にあっては、ロールを支持するロール軸心といった対象物に作用する張力に応じた定格容量のロードセルを用いる必要がある。そのため、ウェブの厚みを変更するなどで対象物に作用する荷重が変化すると定格容量の異なる荷重検出器を設置しなおさなければならないという問題点があった。

そこで、本開示は上記問題に鑑みなされたものであって、対象物への荷重が変化しても定格容量の異なる荷重検出器を設置しなおす回数を低減することができる荷重検出器を得ることを目的としている。

この開示は、荷重を検出する検出部、および検出部に対して荷重が作用する方向とは異なる方向に検出部から延びる延長部とを備える本体と、荷重を作用させる対象物を保持する保持部を、検出部から延長部が延びる方向上に有し、延長部が延びる方向に沿って移動可能となるよう延長部と接し、延長部が延びる方向に沿って移動させることで検出部と保持部との距離が変化するホルダとを備えるものである。

　本開示にかかる荷重検出器は、対象物への荷重が変化しても定格容量の異なる荷重検出器を設置しなおす回数を低減することができる。

実施の形態１にかかる荷重検出器の据付構成を示す図である。図１のＡ―Ａ線に沿った矢視断面図である。実施の形態１にかかる荷重検出器の要部を示す断面図である。図３のＢ―Ｂ断面の矢視図である。実施の形態１にかかる荷重検出器の本体の側面図である。実施の形態１にかかる荷重検出器の要部を模した片持ち一本梁のモデル図である。実施の形態１にかかる荷重検出器の要部を模した片持ち平行梁のモデル図である。実施の形態１にかかる荷重検出器のホルダ位置を変更した図である。実施の形態１にかかる荷重検出器の変形例を示す図である。実施の形態２に係る荷重検出器の要部を示す断面図である。実施の形態２に係る荷重検出器に荷重が作用したときの挙動を説明する図である。実施の形態２に係る荷重検出器への荷重のかかり方を示す図である。

　以下、本開示の実施の形態について、図を用いて説明する。図中の同一の符号は、同一または相当する部分を表す。

実施の形態１．
　図１は本開示の実施の形態１による荷重検出器の据付構成を示す図である。なお、図１のＺ軸方向はロール軸心３に平行な方向、Ｙ軸方向は荷重検出器５の高さ方向（詳細は後述するが、ウェブ１により荷重検出器５にかかる張力のベクトル和の方向）とし、Ｚ軸、Ｙ軸に直行する軸をＸ軸（図１では紙面奥行き方向）とする。以降の図においても同様の座標記号を用いる。実施の形態１では図１に示すように、対向する固定部材７に挟まれる形で荷重検出器５およびロール軸心３を介してロール２ａが支持されている。

固定部材７には、荷重検出器５の一端が固定され、荷重検出器５の他の一端は、ロール軸心３が固定され、ロール軸心３はロール２ａの軸となる。ロール２ａはロール軸心３が軸として回転することで、ロール２ａに支持された紙、布、フィルム、または金属箔等のウェブ１を移送させる。なお、固定部材７は、例えば、ウェブ１を搬送等する設備を囲う工場の壁またはウェブ１を搬送等する設備近辺に設けられた支柱等であり、ウェブ１から荷重を受けても荷重検出器５が変位せずに荷重を検出できるよう、荷重検出器５を固定するための部材である。

図２は図１のＡ―Ａ線に沿った矢視断面図である。ウェブ１は図２に示すように、ロール２ａ以外にもロール２ｂ、およびロール２ｃを用いて移送される。ロール２ａ、ロール２ｂ、およびロール２ｃはＸ軸方向にそれぞれ離間して備えられ、ロール２ａはロール２ｂ、またはロール２ｃと比べＹ軸方向の高さが高い位置に設けられる。ロール２ａは、図２の矢印３ａの方向に回転し、ロール２ｂおよびロール２ｃはロール２ａに同期して回転することでウェブ１には張力Ｔが作用する。張力Ｔの方向は、ウェブ１の長手方向である。

このとき、ロール２ａからロール２ｃに向かう方向の張力Ｔと、ロール２ａからロール２ｂに向かう方向の張力Ｔはそれぞれ等しい。荷重検出器５には２つの張力Ｔの合力Ｗが作用する。なお、合力Ｗの方向は荷重検出器５の高さ方向（±Ｙ方向）である。張力Ｔと合力Ｗのベクトルのなす角をθとすると、合力Ｗは数式１で表される。

図３は本開示の実施の形態１による荷重検出器５の要部を示す断面図である。荷重検出器５はロール２ａの軸線３ｂに対してＹ軸方向に対称形状である。ロール２ａの軸線３ｂは、本体５ｃの中心軸とも一致する。荷重検出器５は、本体５ｃと、本体５ｃと分離可能なホルダ５ｂからなる。

本体５ｃは、固定部材７に本体取り付けねじ６でねじ止めするためのねじ穴を有する固定部５ｌと、ロール２ａおよびロール軸心３に作用する荷重Ｗの方向とは異なる方向、より具体的には垂直な方向に延長した延長部５ｍから成る。延長部５ｍには、発生荷重Ｗの方向の荷重を検出可能な検出部５ｋが備えられる。延長部５ｍは、検出部５ｋの検出軸（荷重Ｗの方向と平行な方向の荷重を検出する軸）とは異なる方向に検出部５ｋから延長している。荷重Ｗは、後述するホルダ５ｂに設けられた軸受に挿入されたロール軸心３およびロール２ａに発生する張力Ｔの合力であり、ウェブからの力を等価な集中荷重で表現している。以降では、説明のため、後述の保持部５ａに作用する合力Ｗを発生荷重、検出部５ｋが検出する荷重を検出荷重と定義する。

ホルダ５ｂは中空形状で内側が空洞部４となっており、ホルダ５ｂの内側に一端側から本体５ｃの延長部５ｍが挿入されることで、ホルダ５ｂは本体５ｃと接している。ホルダ５ｂは、荷重Ｗに垂直な方向に移動可能であり、移動することによってホルダ５ｂと延長部５ｍとの挿入する深さが変化する。ホルダ５ｂは、本体５ｃの固定部５ｌから離れる方向に移動するとホルダ５ｂと延長部５ｍの挿入する深さが浅くなる。

ホルダ５ｂの他の一端は軸受を有し、軸受を介してロール軸心３が固定される。軸受は保持部５ａである。すなわち、保持部５ａは検出部５ｋから延長部５ｍが延長する方向のホルダ上にある。ホルダ５ｂは、延長部５ｍが延長する方向に沿って移動可能で、延長する方向に沿って移動させることで検出部５ｋと保持部５ａの距離が変化する。なお、本実施の形態における延長部５ｍは、ホルダ５ｂが移動する方向に延びた円柱形状であるが、円柱形状でなく円筒形状であってもよいし、四角柱等の角柱形状であってもよい。ホルダも同様に、中空柱等の角柱形状で合ってもよい。

なお、本実施の形態では、ロール軸心３が、発生荷重が作用する対象物である。

本体５ｃには、信号線案内５ｆ、スリット５ｅ、Ｘ軸方向に貫通する通し穴５ｊ（図３には不図示）および検出部５ｋが備えられる。検出部５ｋは、ゲージ５ｇ、固定ねじ５ｄおよび薄肉部５ｈから成る。検出部５ｋは、軸線３ｂに対し対称となる位置に一対設けられる。言い換えると、ゲージ５ｇ、固定ねじ５ｄ、薄肉部５ｈは、軸線３ｂに対し対称となる位置にそれぞれ一対設けられる。通し穴５ｊは、ゲージ５ｇの取り付けに用いられる。

スリット５ｅは、軸線３ｂに沿って延びる２つの第１スリットと、第１スリット間をつなぐ第２スリットからなる。２つの第１スリットは、軸線３ｂに対し対称となるように延長部５ｍに設けられており、延長部５ｍをX軸方向に貫通している。また、第２スリットは、１つの第１スリットのロール軸心３側の端部からもう一つの第１スリットのロール軸心３側の端部に向かって軸線３ｂとは垂直な方向（Y軸方向）に延びており、延長部５ｍをX軸方向に貫通している。

信号線案内５ｆは、軸線３ｂに対し対称となる位置であって、第２スリットより固定部材側に一対設けられる。各第１スリットの固定部材側の端部（以下、先端部という）近傍と一対の信号線案内５ｆの間には、それぞれ薄肉部５ｈが形成されている。

図４は図３のＢ―Ｂ断面の矢視図である。図５は実施の形態１にかかる荷重検出器５の本体５ｃの側面図である。スリット５ｅのＹ軸方向外側（軸線３ｂから離れる側）に設けられたねじ穴にはそれぞれ、めねじが設けられ、めねじに固定ねじ５ｄが挿入される。固定ねじ５ｄはそれぞれ、その先端が薄肉部５ｈのスリット５ｅ側表面に接触した状態で固定される。すなわち、固定ねじ５ｄの頭部は、薄肉部５ｈに接触する。

ゲージ５ｇは、薄肉部５ｈの固定ねじ５ｄが接触する面と対向する位置であって、通し穴５ｊ側の表面にそれぞれ備えられる。より詳細には、ゲージ５ｇは、薄肉部５ｈの固定ねじ５ｄが接触する面と対向する位置であって、Ｚ軸方向に設けられた信号線案内５ｆ側の表面に備えられる。なお、通し穴５ｊは、前述のとおり、ゲージ５ｇの取り付けに用いられる穴であり、延長部５ｍをX軸方向に貫通した穴であり、通し穴５ｊと、信号線案内５ｆは、ゲージ５ｇの位置で交差している。

　２つのゲージ５ｇを結んだ直線がロールに作用する荷重Ｗと平行となるように本体５ｃを固定部材７に本体取付けねじ６で固定する。本体５ｃにホルダ５ｂを任意の深さで挿入する。挿入したのち、本体５ｃに対してホルダ５ｂがＺ方向にずれないよう、ネジ（図示せず）で固定してもよい。

このような構成の荷重検出器５において、以下、荷重の検出方法を図３を用いて説明する。スリット５ｅの先端部からゲージ５ｇのＺ軸方向中央までのＺ方向距離をＬ１とする。また、スリット５ｅの先端部から荷重Ｗの作用点までのＺ方向の距離をＬ２とする。

スリット５ｅの先端部よりも固定部材７側の本体５ｃは概剛体とみなすことができる。ロール２ａ、ロール軸心３、ホルダ５ｂおよび本体５ｃのうちのスリット５ｅ先端部よりもホルダ５ｂ側を変形部、固定部材７側を固定部と呼ぶ。スリット５ｅは、薄肉部５ｈを形成するためであり、さらに、変形部の剛性を固定部と比べ低くするために設けられている。変形部は、合力ＷによってＹ方向にたわみが生じる。本体５ｃの変形部がたわむことで、固定ねじ５ｄは薄肉部５ｈ（ゲージ５ｇ貼付け面とは反対の面）に検出荷重Ｆで押し付けられる。

図６は荷重検出器の要部を模した片持ち一本梁のモデル図である。図３の構成を図６に示すようにみなせば、材料力学に基づき、検出部５ｋで検出される検出荷重Ｆは数式２で表される。

数式２から、検出荷重Ｆは、Ｌ２に対して線形に増加することが分かる。すなわち、発生荷重Ｗが一定であっても、Ｌ２を線形に増加させれば、検出荷重ＦはＬ２に応じて線形に変化する。

また、図７は荷重検出器５の要部を模した片持ち平行梁のモデル図である。荷重検出器５の構造は図６の片持ち梁よりも図７の平行梁の構成が近い。図７おいて、梁１０ａがロール２ａに、梁１０ｂがホルダ５ｂの軸受等の保持部５ａに、梁１０ｃと梁１０ｄがホルダ５ｂの保持部５ａからスリット５ｅの先端部にかかる箇所に相当する。簗１０ｃと簗１０ｄは、ホルダ５ｂのうちホルダ内部への本体５ｃの有無や、本体５ｃのスリット５ｅの有無等により、剛性が異なる。そのため、正確には、剛性に応じてより多数の梁に分割すべきであるが、原理的には同じであるため、ここでは簡略化した図７のモデルで表現する。

その他構成部材１０ａ～１０ｄの剛性もそれぞれ異なり、一つの部材においても梁の剛性は長手方向に一様ではない。ここで、剛性は、弾性率Ｅと部材の断面二次モーメントＩとの積であり、部材のたわみにくさを表す。各梁の剛性の大小で梁の変形状態は変化するが、図７のような構成においても、Ｌ２に対して、検出荷重Ｆは線形、少なくとも単調に変化させることができる。

図８は荷重検出器５のホルダ５ｂ位置をＬ２→Ｌ２＋δに変更した図である。発生荷重Ｗが荷重検出器５の定格容量に比べて過少である場合、本体５ｃおよびホルダ５ｂの嵌めあい長さＬ３を小さくするようにホルダ５ｂの位置を変更する。これにより検出部５ｋで検出される検出荷重Ｆ’は数式３で表される。

数式３から明らかなように、ホルダ５ｂ位置をＬ２→Ｌ２＋δ（δ＞０）に変更した場合の検出部５ｋで検出される検出荷重Ｆ’は数式２の検出荷重Ｆ（ホルダ５ｂ位置がＬ２の場合）よりも大きくなり、荷重Ｗの検出精度を向上させることができる。なお、ロール２ａに作用する荷重Ｗが過大である場合は本体５ｃおよびホルダ５ｂの嵌めあい長さＬ３を大きくすればよい。ホルダ５ｂの嵌め合い長さＬ３を大きくする、すなわち、ホルダ５ｂ位置をＬ２→Ｌ２―δに変更すれば、数式３から明らかなように、検出部５ｋで検出される荷重が、ホルダ５ｂ位置がＬ２の場合よりも小さくなる。

従来であればユーザーはウェブ１の搬送ラインを設計する際にロール２ａに作用する荷重Ｗをあらかじめ推定し、その荷重Ｗに可能な限り近しく、かつその荷重Ｗよりも大きな定格容量の荷重検出器５を用いる必要があった。さらに、搬送するウェブ１を変更する際には、その都度、作用する荷重Ｗを見積り、荷重Ｗに見合った荷重検出器５を選定する必要があった。

本開示の実施の形態１における荷重検出器５によれば、荷重Ｗが荷重検出器５の定格容量に対して過少である場合、もしくは過大である場合に、本体５ｃに対してホルダ５ｂのＺ方向位置を変更することで見かけの定格容量を変更することができる。言い換えれば、本体５ｃに対してホルダ５ｂのＺ方向位置を変更し、Ｌ２を変更することで、ロール２ａに作用する荷重Ｗにより検出部５ｋに作用する検出荷重Ｆを変更することができる。これにより、L２を変更することで変えることができる見かけ上の定格容量の範囲内で、荷重検出器５を定格容量の異なるものに取り換えることなく、荷重Ｗの検出が可能となる。

また、Ｌ１に対してＬ２の値は大きいため、検出部５ｋの取付けの位置（Ｌ１）を変更するよりも、取付位置のばらつきが検出荷重Ｆに及ぼす影響を小さくできる。また、本実施の形態では、荷重容量の調整時に検出部５ｋを移動させないため、取外し、取付けで検出部５ｋを損傷させる可能性を下げることができる。

また、固定ねじ５ｄの先端を薄肉部５ｈに接触させて荷重を検知する構成としたので、検出部５ｋのたわみを抑制でき、高周波数の荷重Ｗを検出することができる。また、荷重Ｗにおける変位が小さくなるため、ウェブ１を安定して移送できる。

また、検出部５ｋの荷重の検出方法は本実施の形態に限られず、例えば、図３において、固定ねじ５ｄおよび固定ねじ５ｄを入れるめねじをなくし、めねじがあった位置にひずみゲージを貼り付けてもよい。さらに、検出部５ｋの荷重の検出方法はひずみゲージに限られず、例えばボタン型ロードセルを用いても本実施の形態と同様の効果が得られる。

また、検出部５ｋにボタン型ロードセルなどを用い、検出部５ｋの取付け位置をＺ方向に移動させることで荷重を変更しても良い。つまり、Ｌ２が可変である構成に加え、Ｌ１も可変として、検出荷重Ｆを調整しても良い。Ｌ２に加えＬ１を調整する構成とすれば、Ｌ２のみを調整可能とする構成よりも、見かけ上の定格容量の範囲を広げることができる。

また、本実施の形態では、荷重検出器５は軸線３ｂに対し対称な形状としている。これにより、Ｙ軸の正方向と負方向の荷重Ｗを対称性良く検出することができる。また、検出器の上下方向を気にすることなく設置ができるので、設置容易性が高まる。

また、本実施の形態では図１のように、ロール軸心３の両端に荷重検出器５を配置しているが、ロール軸心３の片方の端部のみに荷重検出器５を設け、片持ちでロール２ａとロール軸心３を支持してもよい。

また、荷重検出器５は軸線３ｂに対し対称である必要はなく、検出部５ｋの数も実施の形態１に限定されない。図９は、実施の形態１による荷重検出器５の変形例である。図９では、荷重ＷがーＹ軸方向にのみ作用している。本変形例では、スリット５ｎは、荷重検出器５が図６の片持梁を形成し、固定ねじ５ｄから検出部５ｋに力を与えるようにするために設けられる。本変形例では、検出部５ｋは一つしか備えられない。荷重ＷがーＹ軸方向にしか作用しない場合には、このような構成とすることができ、その場合には、検出部５ｋの数を減らし部品点数を減らすことができる。

なお、本体５ｃおよびホルダ５ｂの材質は特に問わない。例えば、炭素鋼、高張力鋼、圧延鋼、ステンレス鋼または構造用合金鋼などの鉄系材料、及びそれらを母材としためっき鋼、アルミニウム、マグネシウム、チタン、黄銅または銅などの材料及び合金材料を用いてもよい。

また、ホルダ５ｂおよび本体５ｃの間にＺ方向に移動できるリニアガイドを設けても良い。また、ホルダ５ｂおよび本体５ｃに、Ｚ方向の溝と溝に嵌る凹部を設け、ガイドの効果を持たせても良い。このような構成とすれば、Ｚ方向にホルダ５ｂを移動させやすくなり，Ｌ２の調整が容易となる。

また、ホルダ５ｂおよび本体５ｃはボルト等で固定してもよい。ボルト固定であれば、取付け、取外しが容易である。また、ホルダ５ｂおよび本体５ｃのＸ方向に凹凸を設け、凹凸を嵌合することによって固定してもよい。凹凸での嵌合構成とすれば、ボルト等が不要で部品点数を削減することができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、上記の実施の形態の組み合わせや、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

実施の形態２．
　本実施の形態では、ホルダ８ｂに一対の変位薄肉部８ｎを設ける点が実施の形態１と異なり、その他は、実施の形態１と同様である。本実施の形態では、一対の変位薄肉部８ｎにより、荷重検出器８のロール２ａの中心がＺ軸方向からずれないようにすることができるので、ロール２ａを水平に保つことができ、ウェブの偏りを抑制することができる。なお、実施の形態２の荷重検出器８に実施の形態１で述べた変形例を適用してもよい。

図１０は本開示の実施の形態２に係る荷重検出器８の要部を示す断面図である。荷重検出器８は、ホルダ８ｂの厚みが一部薄くなるよう、ホルダ８ｂの表面に欠損部９が設けられており、欠損部９によりホルダ８ｂの厚みが薄くなっている箇所が変位薄肉部８ｎである。図１０では変位薄肉部８ｎは荷重W方向の厚みが薄くなっており、欠損部９、変位薄肉部８ｎは、X軸方向に延びており軸線３ｃに対し対称な位置に２つ備えられる。ここで、軸線３ｃは、本体５ｃの中心軸である。

変位薄肉部８ｎは、検出部５ｋと保持部５ａの間に発生荷重Ｗ方向の剛性が低くなるよう設けられる。なお、本実施形態では、欠損部９はホルダ８ｂの表面側（軸線３ｃから離れる側）に設けられているが、ホルダ８ｂの空洞部４側（本体５ｃが挿入される側）に設けられてもよい。また、欠損部９は、ホルダ８ｂの表面側および空洞部４側両方に分けて設けられてもよい。

　本実施の形態の荷重検出器８は、図７の梁モデルで表すと、変位薄肉部８ｎが梁１０ｃに相当する。他の梁は、実施の形態１と同様である。変位薄肉部８ｎの剛性は、ホルダ８ｂの保持部５ａの剛性に比べて小さい。例えば、変位薄肉部８ｎの剛性は、少なくともホルダ５ｂの保持部５ａの剛性の１／１０倍以下であることが望ましい。図７の梁モデルで説明すれば、剛性は梁の弾性率Ｅと断面二次モーメントＩの積であり、梁１０ｂの剛性に比べて、梁１０ｃの剛性が小さいことを意味する。

　また、検出器が四角柱等の角柱形状である場合、梁モデルにおいて、梁の幅をｂ、厚みをｈとすれば、梁の断面二次モーメントＩは、数式４で表される。

　簗モデルを本実施の形態に当てはめると、図１０のように、ｂは変位薄肉部８ｎのＺ軸方向の長さ、ｈはＹ軸方向の厚みとなる。そこで、本実施の形態では、図７の梁モデルにおける梁の厚みｈに相当する寸法ｈ１を小さくすることで、効果的に剛性を低減している。例えば、変位薄肉部８の厚みをホルダ５ｂの保持部５ａの１／１０倍にすれば、材質（弾性率）が同じ場合、剛性を１／１０００倍まで低減できる。なお、変位薄肉部８ｎの、保持部５ａに対する剛性の差（低減割合）は、軸線３ｃに対し上下の変位薄肉部８ｎで同様である。なお、変位薄肉部８の形状は特に問わない。

図１１は実施の形態２に係る荷重検出器８に荷重が作用したときの挙動を説明する図である。図１１（１）は変位薄肉部８ｎがない場合であって荷重が作用していない状態である。図１１（２）は、変位薄肉部８ｎがない場合であってロール２ａに荷重Ｗが作用した際の図である。図１１（３）は、一対の変位薄肉部８ｎを有する本実施の形態の場合にロール２ａに荷重Ｗが作用した際の図である。

荷重がかかる前は図１１（１）のように、ロール２ａの中心軸３ｄは、本体５ｃの軸中心である軸線３ｃに一致しているが、荷重Ｗが作用すると、図１１（２）のようにロール２ａ、ロール軸心３、またはホルダ８ｂにたわみが生じる。その結果、ロール２ａの中心軸３ｄが、荷重Ｗが作用する前の本体５ｃの軸線３ｃに対し角度φだけ荷重Ｗがかかる方向に傾く。一方で、図１１（３）のように本実施の形態の場合、変位薄肉部８ｎを一対の平行梁とみなせるため、ロール２ａの中心軸３ｆと荷重検出器８の本体５ｃの軸線３ｃは平行のままＹ方向にずれる。これにより、ロール２ａが傾斜せず、ウェブ１の偏りを抑制することができる。

なお、実施の形態１の図１のように両側に荷重検出器を取付ける場合は、軸受に自動調芯軸受を用いれば、荷重検出器の傾きがロール２ａに及ぼす影響を除去することができる。しかし、本実施の形態のように変位薄肉部８ｎを設けることで、自動調芯軸受等の特別な部品が不要となる。さらに、ロール２ａの片側のみ荷重検出器で支持する場合など、自動調芯軸受を用いることができない場合にも、ウェブ１の偏りを抑制することができる。

図１２は実施の形態２に係る荷重検出器８への荷重のかかり方を示す図である。変位薄肉部８ｎを設けることでロール２ａに作用する荷重Ｗのモーメントの影響はほぼ無視でき、変位薄肉部８ｎの固定部材７側の端部に荷重Ｗが作用することと同義となる。したがって、本実施の形態では、Ｌ２を、スリット５ｅの固定部材７側の端部からロール２ａに作用する集中荷重Ｗまでの距離ではなく、スリット５ｅの固定部材７側の端部から変位薄肉部８ｎの固定部材７側の端部までのＺ方向距離と定義することで、検出部５ｋに作用する検出荷重Ｆは数式２と同様の式で表される。

なお、本実施の形態でも実施の形態１と同様、荷重Ｗは発生荷重であり、ロール軸心３が、発生荷重が作用する対象物である。

なお、本開示の検出対象はウェブの張力に限定されず、汎用的な荷重検出器と使用してもよい。以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、上記の実施の形態の組み合わせや、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１　ウェブ、２　ロール、３　ロール軸心、４　空洞部、５　荷重検出器、５ａ　保持部、５ｂ　ホルダ、５ｃ　本体、５ｄ　固定ねじ、５ｅ　スリット、５ｆ　信号線案内、５ｇ　ゲージ、５ｈ　薄肉部、６　本体取り付けねじ、７　固定部材。

Claims

荷重を検出する検出部、および前記検出部に対して前記荷重が作用する方向とは異なる方向に前記検出部から延びる延長部を備える本体と、
前記荷重を作用させる対象物を保持する保持部を、前記検出部から前記延長部が延びる方向上に有し、前記延長部が延びる方向に沿って移動可能となるよう前記延長部と接し、前記延長部が延びる方向に沿って移動させることで前記検出部と前記保持部との距離が変化するホルダと、
を備えた荷重検出器。
前記延長部は、円柱形または角柱形であり、
前記ホルダは、中空形状で内部に空間が形成されており、
前記延長部が前記空間に挿入されることで、前記ホルダが前記延長部と接することを特徴とする請求項１に記載の荷重検出器。
前記対象物は、ウェブを搬送するロールの軸であるロール軸心であり、
前記荷重は、前記ウェブに作用する張力の合力である請求項１または２に記載の荷重検出器。
前記ホルダは、
前記保持部と前記検出部の間に、前記保持部と比べ前記荷重が作用する方向の剛性が低い第一の変位薄肉部を有し、前記延長部の横断面の中心である中心軸に対し前記第一の変位薄肉部と対称となる位置に、第二の変位薄肉部をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の荷重検出器。
前記第一の変位薄肉部、および前記第二の変位薄肉部の剛性は、前記保持部の剛性に対し、それぞれ１／１０倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の荷重検出器。
前記第一の変位薄肉部、および前記第二の変位薄肉部は、前記ホルダに欠損部をそれぞれ設けることによりそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の荷重検出器。