JP4393696B2 - 測長システム - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、測長システム、特に測長ローラによる測定精度の低下を防止する際に適用して好適な測長システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
金属や紙、プラスチックシート等からなる帯状のワークを連続的に送りながら、該ワークに対して印刷等の所定の処理を行う場合、その送り長さを正確に管理する必要があるため、走行するワークの送り長さを測定することが行われている。このようにワークの送り長さを測定する測定器には、大きく分けてローラを走行するワークに接触させ、該ローラの回転からその長さを測定する測長ローラと呼ばれる接触式と、ワークに接触させることなく、光学的にその長さを測定するドップラーレーザ変位計と呼ばれる非接触式の2種類が存在する。
【0003】
接触式には、非接触式に比べて安価である上に、後者では特に反射率に差がある金属等は測定にばらつきが生じるのに対して、対象の材質による測定のばらつきが少ないという利点がある。しかも、非接触式の測定器の場合は、長期的に連続運転することが困難であることから、接触式が多用されている。
【0004】
図8(A)には、このような接触式の測定器として使用される測長ローラを、その側面から見た全体の概要を示すように、この測長ローラ10では、図示しないワークに接触させる接触ローラ12がフレーム14に回転可能に軸支され、該接触ローラ12の回転軸にはカップリング16を介してエンコーダ18が連結されている。又、上記接触ローラ12の外周表面には、同図(B)に軸方向から見た状態を示すように、ワークとの間の滑りを防止するためにウレタンやゴム等からなるゴム状物質を均一に貼り付けたライニング層12Aが形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記測長ローラには、測長対象のワークとの間の滑りを防止するために前記接触ローラに貼付されているライニング層12Aは、時間が経つに連れて摩耗し、接触ローラ12の径が小さくなって周長が短くなるため、時間の経過と共に測長精度が低下することが避けられないという問題があった。
【0006】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、走行するワークに接触させる接触ローラの周長が摩耗により短くなることに起因する測定誤差を補正し、安定した測長精度を維持することができる測長システムを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続的に走行するワークに接触させて回転させる接触ローラと、該接触ローラの回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダと、該エンコーダから出力されるパルス信号の数に予め設定されている測長分解能を乗算してワークの送り長さを演算する測長システムにおいて、前記接触ローラの周長を測定する周長測定手段と、測定された周長を前記接触ローラの1回転の間に前記エンコーダから出力されるパルス信号の数で除算して測長分解能を計算する計算手段と、測定された今回の周長と測定してある前回の周長を比較する比較手段と、今回と前回の周長の差が所定の誤差以上の場合に、今回の周長を基に算出された新たな測長分解能により、設定されている測長分解能を更新する手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【0008】
即ち、本発明においては、例えば定期的に接触ローラの周長を測定し、経時的な周長の変化を監視すると共に、その周長が所定の誤差を生じる以上に摩耗して短くなった場合には、該周長を基に測長分解能を計算し直し、それにより設定されている値を更新し、補正するようにしたので、接触ローラの摩耗に拘らず、常に高精度の測長が可能となり、安定した測長精度を維持することが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明に係る第1実施形態の測長システム全体の概要を示すブロック図を含む概略斜視図である。
【0011】
本実施形態の測長システムは、連続的に走行する紙等の帯状のワークWに接触させて回転させる接触ローラ12と、該接触ローラ12の回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダ18とを有する前記図8に示した測長ローラ10(この図1では省略)を備えていると共に、該エンコーダ18から出力されるパルス信号をカウントするパルスカウンタボード20と、該カウンタボード20によりカウントされたパルス信号の数(以下、パルス数とも言う)に予め設定されている測長分解能を乗算してワークの送り長さを演算する演算装置(パソコン)22を備えている。
【0012】
又、本実施形態では、前記接触ローラ12の周長を測定する周長測定手段として、後に詳述するカメラ(撮像手段)24と、光源26による照明下で該カメラ24により撮像された画像を所定のフォーマットの画像データに変換する画像処理ボード28と、該ボード28から入力される画像データに対して、後述する画像処理を行って接触ローラ12の周長を測定する演算を実行する前記演算装置22とを備えている。即ち、接触ローラ12の直径を算出する画像処理手段は、画像処理ボード28と演算装置22により構成されている。なお、図中符号29はバックアップローラである。
【0013】
又、測定された周長を前記接触ローラ12の1回転の間に出力されるパルス信号の数で除算して測長分解能を計算する計算手段と、測定された今回の周長と測定してある前回の周長とを比較する比較手段と、今回と前回の周長の差が所定の誤差以上の場合に、今回の周長を基に算出された新たな測長分解能により、それまで設定されていた測長分解能を更新する手段とが、それぞれ前記演算装置22においてソフトウェアにより構成されている。
【0014】
前述した如く、本実施形態では、周長測定手段は、前記接触ローラ12の軸方向端部の近傍に設置されたカメラ24と、該カメラ24に接続された画像処理ボード28と、該ボード28から入力される画像データを処理する前記演算装置22とで構成され、カメラ24は前記接触ローラ12の軸方向端部全体を軸中心を画像上の原点にして撮像し、演算装置22は画像処理ボード28から入力される画像データを処理して該接触ローラ12の直径を画像処理により算出するようになっている。
【0015】
この画像処理までを具体的に説明すると、本実施形態では前記カメラ24により接触ローラ12の軸方向(長さ方向)端部全体を定期的に撮像し、撮像した画像よりその時点におけるローラ径を算出する。図2にはそのイメージを示し、撮像するにあたっては、接触ローラ12の偏心対策のために、該ローラ12の端部(端面)の所定位置には、図2(A)にイメージを示すように、目印Mを付けておき、常に同じ位置をカメラ24により入力し、その位置について画像処理ができるようにしてある。又、同図(B)に画像のイメージを示すように、+印で示す画像の中心(画像上の座標の原点)に接触ローラ12の軸中心が一致するように撮像する。画像上の原点(ローラの中心座標)は予め初期値として与えておくことにより、画像処理によりローラの直径Dを容易に求めることができるようになっている。直径Dが得られると、測長分解能:λ[mm/Pulse]は次式
λ=(π×D)/(1回転分のエンコーダのパルス数) …(1)
により求められる。
【0016】
次に、本実施形態の作用を、図3のフローチャートに従って説明する。
【0017】
ワークWの走行開始と共に、接触ローラ12の周長変化の追跡を開始し(ステップ1)、前記カメラ24により定期的に接触ローラ12の端部を撮像(画像入力)し(ステップ2)、その画像を前記画像処理ボード28を介して前記演算装置22に入力して画像処理し(ステップ3)、撮像時点におけるローラ径Dを算出すると共に、前記(1)式により測長分解能を算出し(ステップ4)、該分解能とそれまで設定されていた前回の分解能とを比較し(ステップ5)、今回の分解能が前回のそれに比較して誤差が問題になるほど低下しているか否かを判定し(ステップ6)、低下している場合には今回の分解能に更新し(ステップ7)、次いでステップ1に戻って再び監視を開始し、前記処理を繰り返す。
【0018】
以上詳述した本実施形態によれば、必然的に生じる接触ローラの摩耗に起因する測長誤差を自動的に補正し、測長精度の低下を防止することができる。又、ローラ径を定期的に測定し、測長分解能を自動更新することにより、安定した測定精度を維持することができる。
【0019】
図4は、本発明に係る第2実施形態の測長システム全体の概要を示す、前記図1に相当する概略斜視図である。
【0020】
本実施形態の測長システムは、前記第1実施形態ではカメラ24、画像処理ボード28及び演算装置22で構成されていた周長測定手段として、変位センサ30、該センサ30から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換ボード32、及び該ボード32から入力されるデジタル信号を処理する演算装置22を備えるようにした以外は、前記図1に示したものと実質的に同一である。
【0021】
本実施形態では、上記変位センサ30は、図5(A)に模式的に示すように、接触ローラ12の軸中心に直交する線上で、該軸中心から所定の距離Lの位置に配設され、固定されている。そして、前記演算装置22は、A/D変換ボード32を介してデジタル信号として入力されてくる変位センサ30による検出値を、以下のように処理して該接触ローラ12の半径を算出し、周長を測定するようになっている。
【0022】
周長、即ちローラ径Dは、変位センサ30から出力されるロール表面までの距離dと半径D/2との関係を使って、次式
d=L−D/2 ∴D=2(L−d) …(2)
により算出される。即ち、この変位センサ30によっては接触ローラ12の半径を測定していることになる。
【0023】
なお、図5(B)に示すように、出力される距離dの値は、接触ローラ12の偏心により、その回転(エンコーダ出力のZ相間)毎に周期的に変化するため、1回転分の平均値を使用する。但し、常に一定の位置の半径、例えばZ相の立上がりのタイミングで測定した半径、即ち距離dから前記(2)式によりローラ径を求めるようにしてもよい。
【0024】
前記変位センサ30の出力値は、ノイズ等の影響を受け易いため、近傍の移動平均D′を次式
D′=ΣD/(センサのサンプリング数) …(3)
により求め、周長分解能λ[mm/Pulse]を次式
λ=(π×D′)/(1回転分のエンコーダのパルス数) …(4)
により算出する。
【0025】
本実施形態においては、図6のフローチャートに示すように、ステップ12、13で前記図3に示した第1実施形態の場合のステップ2〜4の代わりに、上述した変位センサ30による計測と、演算装置22によるローラ径と測長分解能の算出を行うことにより、同様に安定した測長精度を維持することができる。
【0026】
【実施例】
図7は、第2実施形態の測長システムを適用したマーキング装置の要部を示す概略斜視図である。この装置では、RM(リムーバブル)ドライブローラ34により矢印で示す流れ方向に搬送されるワークWに対してインクジェット36によりマーキングする際、その位置決めのために前記接触ローラ12を有する測長ローラ10により送り長さを測定している。因みに、ワークWとしては印刷紙を、マークとしては見当マークを挙げることができる。
【0027】
前述した如く、測長ローラ10を長期間使用していると接触ローラ12が磨り減って径が小さくなってしまう。そのために測長分解能も小さくなり、正確な位置へのマーキングができなくなってしまう。
【0028】
そこで、前記第2実施形態による測定方法を使って接触ローラ12の径を計測し、該ローラの径の変化に伴なって測長分解能を順次更新していくことにより、常に正確なワークの送り量を測定できるようになる。これにより、マーキングの位置ずれが生じることを確実に防止できる。なお、説明は省略するが、前記第1実施形態の測長システムを適用する場合も同様である。
【0029】
いま、使用する測長ローラ10の仕様が、エンコーダ:5,000[Pulse/回転]、接触ローラの径:80[mm]であり、測長分解能が50[μm/Pulse]であったとする。この測長ローラ10により測長を継続した結果、接触ローラ12が均一に摩耗し、その径が78[mm]になったとすると、測長分解能は49[μm/Pulse]となり、該ローラ12の1回転で生じる誤差が6.283[μm]となる。
【0030】
そして、測長分解能の許容誤差が1[μm/Pulse]未満であるとすると、明らかに(前回の測長分解能)>(今回の測長分解能)であるから、測長分解能は自動的に更新される。以上より、必然的に生じるローラの摩耗(縮小化)に関係なく、安定した測長精度を提供することができ、生産性向上に大きく寄与することができる。
【0031】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【0032】
例えば、前記実施形態では、具体例としてマーキング装置を取り上げたが、本発明の測長システムを適用できる対象はこれに限定されない。
【0033】
又、前記実施形態では、接触ローラ12の周長を直径又は半径を測定して求める場合を示したが、これに限定されず、周長を直接測定するようにしてもよいことは言うまでもない。
【0034】
又、前記実施形態では、今回と前回の周長の比較を、該周長から算出される測長分解能について行う場合を示したが、これに限定されず、周長そのものを比較してもよいことは言うまでもなく、周長を計算する前の直径又は半径を比較するようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、走行するワークに接触させる接触ローラの周長が摩耗により短くなることに起因する測定誤差を補正し、安定した測長精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態の測長システムの概要を示す概略斜視図
【図2】第1実施形態における周長測定の原理を示す線図
【図3】第1実施形態の作用を示すフローチャート
【図4】本発明に係る第2実施形態の測長システムの概要を示す概略斜視図
【図5】第2実施形態における周長測定の原理を示す線図
【図6】第2実施形態の作用を示すフローチャート
【図7】第2実施形態の測長システムを適用したマーキング装置の概要を示す概略斜視図
【図8】測長ローラの概要を示す正面図、側面図
【符号の説明】
10…測長ローラ
12…接触ローラ
12A…ライニング層
14…フレーム
16…カップリング
18…エンコーダ
20…パルスカウンタボード
22…演算装置
24…カメラ
26…光源
28…画像処理ボード
30…変位センサ
32…A/D変換ボード
34…RMドライブローラ
36…インクジェット
Claims (3)
- 連続的に走行するワークに接触させて回転させる接触ローラと、該接触ローラの回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダと、該エンコーダから出力されるパルス信号の数に予め設定されている測長分解能を乗算してワークの送り長さを演算する測長システムにおいて、
前記接触ローラの周長を測定する周長測定手段と、
測定された周長を前記接触ローラの1回転の間に前記エンコーダから出力されるパルス信号の数で除算して測長分解能を計算する計算手段と、
測定された今回の周長と測定してある前回の周長を比較する比較手段と、
今回と前回の周長の差が所定の誤差以上の場合に、今回の周長を基に算出された新たな測長分解能により、設定されている測長分解能を更新する手段と、を備えたことを特徴とする測長システム。 - 前記周長測定手段が、前記接触ローラの軸方向端部を、軸中心を画像上の原点にして撮像する撮像手段と、得られた画像を処理して該接触ローラの直径を算出する画像処理手段であることを特徴とする請求項1に記載の測長システム。
- 前記周長測定手段が、前記接触ローラの軸中心に直交する線上で、該軸中心から所定距離の位置に配設された変位センサと、該変位センサによるローラ表面までの検出値を処理して該接触ローラの半径を算出する手段であることを特徴とする請求項1に記載の測長システム。
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