JPS5920806A - シ−ト状材料を測定する方法及び装置 - Google Patents

シ−ト状材料を測定する方法及び装置

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JPS5920806A
JPS5920806A JP58086516A JP8651683A JPS5920806A JP S5920806 A JPS5920806 A JP S5920806A JP 58086516 A JP58086516 A JP 58086516A JP 8651683 A JP8651683 A JP 8651683A JP S5920806 A JPS5920806 A JP S5920806A
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distance
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sheet
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JP58086516A
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ジヨン・エ−・ダ−ルクイスト
ジヨン・デイ−・ゴス
ガナ−・ウエナバ−グ
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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】 発明の背景 発明の分野 本発明は、シート状材料の一定のパラメータを測定する
ための装置および方法に関する。
技術的現状 種々の薄いシート状物質(利料)のあるパラメータを測
定するためのシステムは周知である。
例えば、米国特許第3.757.122号は移動する一
枚の紙の坪量(balIlg weight)を測定す
るためのシステムを教示している。この特許によると、
ゲージングヘッド(gauging head)が配置
されており、そのヘッドの一部は移動する一枚の紙のい
づれかの側の上にあり、そのヘッドは枠に取り付けられ
ていて、その一枚の紙を横切って枠内を移動するように
適合されている。放射線源は下方のヘッド内に置かれて
おり、放射線検出器は上方のヘッド内に置かれていて放
射線源からの放射線を受けとる。
センナが受けとる放射線量は紙の坪量に関係し、従って
ゲージングシステムは紙が2つのヘッドの間を移動する
につれて坪量な監視する。
紙の坪量以外のパラメータは米国特許第3,757.1
22号に記述されているシステムに似たシステムにより
測定できる。例えば、米国特許第3,793.524号
は紙のような一枚の薄い物質の含水量を測定するための
システムを教示している。このシステムは、一枚の薄い
物質の一方の側の上に配置されたゲージングヘッド部材
内に置かれた赤外線源、オ6よびその物質のもう一方の
側の上に配(6されたへ・ノド部材内に置かれていてそ
の赤外線を受けとる検出器を含む。不透明度および厚さ
などのシート状物質の他のパラメータも同様なゲージン
グシステムによって測定することができる。
上述した種類のゲージングシステムにおいて、我々は、
2つのゲージングヘッド部分の間の距離が、測定しよう
とするパラメータ値を決定する際に、場合によっては重
要になることを見出してりλる。例えば、紙の坪量な測
定する上述した種類のシステムにおいて、我々は、坪量
の測定はたとえ紙の実際の坪量が一定であったとしても
放射線源と放射線検出器との間の距離によって影響をう
げる可能性があることを見出している。我々G′!、ま
た、実際には2つのヘッド部月間の距離は、それら台5
月が一枚の紙を横切って移動する際に予想できない仕方
で時には変化する可能性があることも発見1、ている。
従って、坪量の測定値は時には実際の値から外れること
がありうる。
発明の目的 本発明の目的は、シート状物質のパラメータを測定する
システムおよび方法を提供し、測定した値をヘッド部分
の離隔距離によって補正することである。本発明のもう
1つの目的は、ゲージングシステムの距離検出システム
を提供し、それによりゲージングシステムの2つの部分
間の距離を連続的に測定できるようにし、また距離検出
システムから生じた情報をiW用してパラメータ測定値
を補正する手段を提供すること、である。
本発明のその他の目的および利点は、図面および本明細
書を参照することによって確かめることができ、この図
面および明細書は、実際例として(」1出したものであ
って、特許請求の範vllおよびその同等物によって規
定される本発明を限定する意味で提出されたものではな
い。
好ましい実施例の詳細説明 第1図には、動作中に、移動する一枚の紙の一部分をA
t1i切って配置されるスキャナ10が示されている。
このスキャナは2木のけた(beams) 12を含み
、そのうちの1本のげたはその一枚の紙の上方に、他の
1本のけたはその紙の下方に配置されている。ゲージン
グヘッドシステムはけた12に取り付けられた上方部分
20および下方部分22を含むので、それらの部分は一
般に左から右へ、右から左へけたに沿って移動すること
ができる。上方@IL分および下方部分20および22
0間には空隙23が形成されているので、紙27をその
空隙23に配置することができる。縦方向、即ち”x”
方向、横方向即ち゛Y″方向、および゛X″方向と゛Y
″方向に垂直な゛2″方向を示す座標が紙の上に示され
てl、>る。
第2図を参照すると、上方部分および下方部分20およ
び22は、放射線源24および放射線検出器26からな
るセンサシステムを含む。放射線源は、発生される粒子
の形をしている。一部の応用例においては、アルファ、
ガンマおよびX線放射も可能である。放射線検出器26
は上方部分20内に置かれ、放射線源24からの放射線
を検出することができる・放射線検出器は放射線源24
からの放射線を受けとり、受けとった放射線用−に応答
して電気信号を発生させる。前置増幅器28が、結合さ
れ検出器26からの電気信号を受信しその信号を増幅す
るので、それらの信号をコンピュータ30に伝送するこ
とができる。
上述したスキャナおよびセンサシステムは、米国特許第
3,757,122号に教示されている種類のものとす
ることができる。この特許は、検出器により受信される
放射線強度が、式I−I。e−uxにより紙の坪量に関
係づけられることを教示している。この式において、■
。は空隙にシート状物質がない場合に検出器に達する放
射線強度であり、Uは質量吸収係数であり、Xは測定さ
れるシート状物質の単位面積当たりの重量であり、工は
シート状物質が空隙にある場合に受信される放射線の強
度である。我々は、放射線源と検出器が互に一定の距離
をおいて離隔して配置されている場合に使用可能であり
、このシステムが所定の距離だけ互に離れている放射線
源と検出器により較正が行なわれることができることを
見出している。しかし、実際にはスキャナ100けた1
2間の離隔距離はけたの全長にわたって正確には同じで
ないことが見出されている。この結果、ヘッドかけたに
沿って移動するにつれて、ヘッド間の離隔距離は変化す
る。
また実際にはけたおよびヘッドシステムは動作中温度が
変化することも見出されている。例え【i、製紙プロセ
スにおいて、紙が非常に熱くなルコトがしはしばあり、
このためスキャナも熱くなる。
しかし、紙が破れてプロセスがしばらくの開停止すると
、スキャナシステムは比較的冷たくなる可能性がある。
プロセスが再開されると、スキャナは紙の熱によって熱
くなり始める。従ってスキャナのけた12はや一変形す
るおそれがあるので、けた12があたたまるにつれて、
ヘッドシステムの上方部分および下方部分20および2
20間の間隔は変化する。この結果状々は、一部の応用
例では、ヘッド部分間の距離の変化を考慮に入れるため
、放射線検出器で測定した坪量の測定値を補正すること
が重要であることを見出している。
上方部分および下方部分20および22は、上方部分2
0に固定されたトランスジユーザ32および下方部分2
2に固定された基塾手段(reference mea
ns)とからなる距離検出手段を含む。トランスジユー
ザ32は、下方部分22から間隔をおいて離れており、
ヘッドシステムと一緒に移動する。トランスジユーザは
ヘッド上部の表面近くに位置しているので、下方部分2
2との距離は極めて僅かになっている。トランスジユー
ザ32は、トランスジューサ62−と下方部分22に固
定された基阜手段との間の距離に従って電気信号を発生
させる。トランスジユーザ62は前置増幅器3乙に接続
されており、この前置増幅器66は今度はコンピュータ
60に接続されている。
本発明者等は、適当な距離検出手段が、”非接触距離測
定装置”と題する米国特許第4,160,204号に記
述されている種類のものとすることができることを見出
している。第3図を参照すると、距離検出手段は、上方
ヘッド部分20に位置するコイル42および下方ヘッド
部分220表面66を含む。コイル42はコイルの電流
を測定する電気回路(図7T及されていない)に結合さ
れている。コイルσつインピーダンスは、コイル42と
表面3ろとσ)1川のli’li tallに関係があ
る。
上記の代わりとして、距離検出装置(′!、、第4図に
示した装置とすることもできる。第4図11Cよると、
トランスミッタ50およびレシーノ<52力;具えられ
ている。トランスミック50(上、鉄などの6鼓気感応
性材料でできているはゾ円筒形の第18μ材54を含む
。第1部材540周りには第1ワイヤ567!Jゝ巻か
れている。トランスミッタ50は、第1 @l(+A’
 54の軸が一枚の紙にはゾ直角をなすように万力>f
l−ている。レシーバ52はこれもまた磁気1盛151
’l祠ネニ1でできているはゾ円筒形の第2部材5Bを
含む。貞32部材58の周りには第2ワイヤ60が巻か
itてl/Xる。
部材58は、第2部材58の軸が、第1部材54σ]す
fbとはゾ心合せされるように配置されてI、する。交
ff1E電源(図示されていない)が第1ワイヤ56に
結合されているので、電流がワイヤな;、’KJって1
AEhると、振幅が変化する磁界がトランスミッタ50
により発生される。この磁界は第2磁界を第2部材58
に誘導し、その磁界強度はトランスミッタ5oとレシー
バ52との間の距離の関数となる。トランスミッタとレ
シーバとの間の距離が大きくなるにつれて、レシーバに
より検出される磁界振幅は減少する。
第4図の距離測定システムは、レシーバ52に隣接して
配置されている2つの小さいワイヤコイル62および6
4を含む。トランスミッタ5oは1、コイル62および
64に磁界を誘起し、誘起された磁界の振幅は、トラン
スミッタ5oと特定のコイルとの間の距離に依存する。
従ってそれは、トランスミッタ50とレシーバ52とが
、互いに心合せがなされていない場合に決定できる。成
る状況では、心が合わない(misatignment
)と″′D″ノ測定値カ不正確となるが、そのような不
正確さを補正するのにコイル62および64を使用でき
る。コイル62および64は、関係のある誤整列(mi
satignment)の方向に応じて受信器52に関
してパX”又は゛Y″方向になるように配置することが
できる。また2つのコイルを″X#方向に、2つのコイ
ルをl Y IT力方向配置して両方の方向の心の外れ
(ml satignment )を測定することがで
きる。
第3図に示したシステムは第4図に示した小さイコイル
62および64を含まないことが判る。そのような小さ
いコイルは第6図のシステムでは用いられていない。そ
の理由は、第6図のシステムでは、トランスジユーザ4
2が左又は右へ移動しても距離りが一定であればトラン
スジユーザの出力は一定しているからである。従って、
このシステムは、たとえX#又は″Y#方向に心の外れ
(誤整列)があったとしても、″′z#方向の変位を正
確に測定する。
上述したシステムは、紙の坪量を測定するためのもので
ある。しかし、本発明は、シート状物質の他のパラメー
タの測定にも利用できることを理解すべきである。例え
゛ば、第5図には一枚の紙の含水量測定用システムの一
部を図示しである。そのようなシステムは米国特許第6
,796,524号に教示されている。このシステムは
こ\では詳細に説明せず、?5−f3十す1釧)計’=
−c−i月Nil側氏1−せイτこのシステムの更に詳
細な鮮明については上把持J′Fを参照されたい。シス
テムは、それぞれ上方ヘッド部分および下方ヘッド部分
20および22の表面63上に取り付けることができる
上部および下部紙ガイド(paper guides)
 70および72を含み、又はこれらのメjイドは、上
方ヘッド部分および下方ヘッド部分20および22と一
体構造とすることもできる。ガイド70および72は研
磨又は上記参考特許に教示されている他の方法により作
ることができる反射面を有する。赤外線源74は」二部
ガイド70に配置されており、その赤外線を検出するた
めの検出器もまた上部ガイド7oに収すイ」けられてい
る。
赤外線源74からの赤外線はガイド7oおよび72の表
面から反射され、破線により示されているように放射線
の一部は紙を通して伝送されるが、一部は紙から反射さ
れる。検出器76により受信される放射線の測定は紙の
含水量を決定するのに利用される。
動作中、ヘッドシステムは、走査方向を横断して移動し
ている紙を横切って左右に走査する。一方、坪量又は含
水1になどの紙のパラメータを測定している時に、距離
検出手段は、ヘッド間の距離を測定しており、パラメー
タおよび距離の測定値はコンピュータ30へ送られる。
ヘッド間の距離はシステムの動作中に変化する可能性が
あり、システムはヘッド間の距1111の変化を考慮に
入れるため測定したパラメータを自動的に補正する。一
部の応用例においては、坪量およびセンザ間の距離は、
所定の時間間隔で周期的に測定することができる。
従って、両方の測定値は、実際は特定の時点における紙
の上の特定の点における坪量およびヘッド間距離を表わ
す一連の値である。実際にこれらの点は一緒に近接させ
て事実上連続した測定を行うことができる。
上述したように、木発明者等は、ヘッドシステムが一枚
の紙を横切って走査する場合に、ヘッド部分間の距離を
変化させる2つの主な原因が存在することを見出してい
る。特に、スキャナのけた12はその全長にわたって同
一距離をおいてpmれているわけではないので、その離
隔距離は変化する可能性がある。またシステムの動作中
に、〜ラドシステムとけたが熱せられ、それによりヘッ
ド間の距離は時間がたつにつれて変化するFQ能性があ
る。加熱効果を証明するわれわれの検査結果の一部の図
が第6図に示されている。
第6図は、複数のグラフであり、その各々は、特定の時
間におけるスキャナの長さに沿ったヘッドシステム部分
間の離隔距離を示す。(これらのグラフは一定の率で縮
尺したものではなく、“位置”軸はνjlF隔距離0を
表わすものではない点に注意すべきである。)これらの
グラフを示すため、本発明者等はスキャナを冷温始動か
ら動作させ、システムが熱くなるにつれて木システムを
用いてヘッド?(13分間の離隔距離をill!l定し
た。曲線Aは、システムが比較的冷たい時の作動(ru
n)開始時におけるスキャナ全長にわたっての〜ラド部
分量離隔距離を示す。曲線Aから判るように、ヘッド部
分間の距離は、ヘッドシステムがスキャナの端近くにあ
る時の方がヘッドシステムがスキャナの中心近くにある
時よりも大となる。また、この曲線は滑らかではなくて
、ヘッド部分間距離に一部局所的不規則さがある点に注
目すべきである。曲線Bは曲線人の展開後5分してから
のヘッド部分離隔距離である。曲線Bにおいてはスキャ
ナの長さ全体を通じてのヘッド部分離隔距離は、曲線人
に示したヘッド部分離隔距離よりや\短いことが判る。
これはシステムに対する加熱効果を示している。一般的
に云って、曲線人に見られたのと同じ曲線全体にわたる
局所的不規則さは曲線Bにも見られる。曲線0〜曲線F
は、その後時間が経過するにつれて得られた(曲線間の
時間間隔は約5〜30分)ものであり、これら曲線の進
展状態は、ヘッド部分間の離隔距離が、一般にシステム
の温度上昇と共に小さくなることを示している。また、
曲線の局所的不規則さは測定時間中を通じて一定ではな
く、システムが加熱される゛にっれて成る程度変化する
点に注目すべきである。更に、局所的不規則さは急激に
変化する可能性がある。従つ忙、木システムはヘッド部
分間の距離を継続的に測定し、距離の変化を補正しうる
ことが重要であることが理解できる。
第7図〜第9図は、われわれが行った検査(テスト)の
例を示すもので、ヘッド部分間距離の変化を補正する本
システムの有効性を示している。
第7図はスキャナを横切る位置−〜ラド部分離隔距離の
グラフである。この検査では、われわれはヘッド部分間
の距離、即ち空隙をスキャナのはゾ中央近くで減少する
ようにスキャナを変更したが、この菟隙の減小はグラフ
の中央における大きな゛***(bump)″として示さ
れている。第8図は本発明を適用しない場合のスキャナ
を横切る位置−紙の坪量測定値を示す。第8図から判る
ように、紙の坪量測定値は、“***”の位置において目
ざましく増加する。しかし、われわれは他の検査から、
実際には紙の坪量はスキャナの中央に向って増加しない
ことを知っている。
第9図は、本システムの動作を示す。このグラフは、ス
キャナを横切る坪量測定値を示し、スキャナの中央にお
ける゛***″を補イバするように適用される補正値によ
り、坪量は紙の中央で大きな増加を示さないことを示し
ている。
上記に説明し第1図に示したシステムは、〜ラド部分2
0および22がげた12VC関連して移動できるスキャ
ナを含む。本発明は、ヘッド部分が枠に固定されたいわ
ゆるC形システムなどの他の形の走査システムにも応用
できることを理解すべきである。
更に、上述した実施例は2個のヘッド部分20および2
2を含む。しかし、本発明は紙の一方の側の上に配置さ
れた1個のヘッド部材な含むシステムにも応用できる。
そのような実施例は紙の反対側に配置され紙幅全体にわ
たるローラ又は摩擦のす(ないプラスチック製ガイドの
ような固定された部材を含む。この実施例は例えばX線
後方散乱形センサと一緒に用いるのに適している。その
ような実施例においては、固定された部材は紙の幅と交
差して紙を支え、トランスジユーザ62からの距離を測
定するための基準点を与える。
以下本発明の実施の態様を列記する。
1、 補正は、″′2″方向のみにおけるヘッドの離隔
距離に基づいて行われる特許請求の範囲第1項による方
法。
2、補正は、“2″方向以外の方向における離隔距離に
基づいて行われる特許請求の範囲第1項による方法。
己、 シート状物質は、ヘッド部材と基準部材との間に
配置され、離隔距離がシート状物質に接触せずに決定さ
れる特許請求の範囲第1項による方法。
4、基準部材からのヘット°部材の闇1隔距離は、電磁
誘導によって決定される前記第ろ項による方法。
5、基準部材からのヘッド部材の離隔距離は、値が測定
されつつある間に決定される特許請求の範囲第1項によ
る方法。
6、 ヘッド部材が複数の位置にあり前記位置の各々が
バラメークの1つの値が測定される位置に対応する時に
、&塾部材からのヘッド部材の離隔距離が決定される特
許請求の範囲第1項による方Z 基準手段は、固定した
状態にある特許請求の範囲第2項による装置。
a 基準手段は、ヘッド手段の第2部分に固定された特
許請求の範囲第2項による装置。
9、 センザ手段は、前記ヘッド手段の前記第1=1+
分内に置かれた放射源、および前記ヘッド手段の前記第
2部分内に置かれた検出器を含む前記第8項による装置
10、センザ手段は、放射源および検出器を含み、それ
らが共に前記ヘッド手段の1つの部分内に(1すかれて
いる前記第8項による装h゛。
11、距νi+を検出手段は、ヘッド手段の1つの部分
に収り付ゆられたトランスジューサを含む前記第8項に
よる装置。
12、距ll1ll +金山手段は、ヘッド手段の1つ
の部分に収りイ」けられたトランスミッタ、および前記
ヘッド手段のもう一方の部分に収り付けられたレシーバ
を含む前記第8項による装置。
1己、トランスミッタは、磁界を発生させる前記第12
項による装置。
14、トランスミッタからの信号は、シート状物質によ
ってほとんど影響をうけない前記第12項による装置。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本実施例によるスキャニングシステムを示す
。 第2図は、本実施例の1部の概略図である。 第3図は、本発明の1実施例の1部の細部の概略図であ
る。 第4図は、本発明のもう1つの実施例の1部の細部の概
略図である。 885図は、本発明の実施例の細部の概略図である。 第6図は、克服する問題を提起するために本システムに
より設d1された諸問題の1つを示すグジムである。 第7図〜第9図は、本発明の1実施例の動作を示すグラ
フである。 第1図、第2図において、10はスキャナ、12はけた
、20は上方〜ラドH(3分、22は下方ヘッド部分、
23は窄隙、27は紙、24は放射線源、26は放射線
検出器、28.36は前置増幅器、62はトランスジユ
ーザ。 特許出l如人   メジャレツクス・コーポレーション
代理人 弁理士玉蟲久五部 図面の浄書(内容に変更なし) FIG、 J FIG、 4 FIG、 6 一トーーーー イ立 置 −一→− F/67 ↑ 鴫トーー−イ立 置 −一一− FIG、  θ ↑ 争−位置−◆ FIG、 9 手続補正書 昭和58年 8月76日 昭和58年特許願第86516号 2、発明の名称 シート状材料を測定する方法及び装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所  アメリカ合衆国カリフォルニア用95014゜
クーパティーノ、リザルツウェイ 1番名称   メジ
ャレソクス・コーポレーション代表者 ハル・ホーナー 4、代理人 7、補正の内容  別紙の通り 76一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t ヘッド部材内に配置されたセンサシステムによって
    種々の点におけるシート状物質のパラメータ値を測定し
    、基準部材からのヘッド部材の離隔距離の変化を考慮す
    るためにパラメータ測定値を補正する方法にして、 a)センサシステムによってパラメータ値を測定して複
    数の点における測定値を与え、b)基準部材からのヘッ
    ド部・1の離隔距離を決定し、 C)基準部材からのヘッドの離隔距離によって測定値を
    補正することからなる、 シート状材料を測定する方法。 2、 ヘッド部材内に配置されたセンサシステムによっ
    て種々の点におけろシート状物質のパラメータ値を測定
    し、基準部材からのヘッド部材の離隔距離の変化を考慮
    するためにパラメータ測定値を補正するシステムにして
    、 一’)  シート状物質の第1の側の上に配置された第
    1部分を有するヘッド手段と、 b)シート状物質の反対の側の」二に配置された基準手
    段と、 C)〜ラド手段に結合され〜ラド手段と基準手段との間
    の距離を測定する距離検出手段と、d)ヘッド手段に結
    合されシート状物質のパラメータ値を測定するセンサ手
    段と、 e)センサ手段および距離検出手段からの信号を受信す
    るように結合され、ヘッド手段と基準手段との間の距離
    によって測定値を補正するパラメータ決定手段とを含む
    、 シート状材料を測定する装置。
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