(57)【要約】【課題】通過する素材ウェブ(W)の特性を検知するための非接触型システム（10）を提供する。【解決手段】ウェブの両側に第1および第2のセンサー（14,16）を配置させる。これらセンサーとウェブとの間に形成された気体軸受(22,24)により、これら対向するセンサーを相互に、およびウェブから反発させ、これらセンサーに埋め込まれた1以上の極性化した磁石（26,25a-25d,25a', 26,27a-27d,27a'）により相互に誘引させる。この結果生じる正味応力によりセンサーをウェブから正しく離間させ、それにより信頼性のよい正確な検知が可能になる。この反発力はセンサーが、ウェブの通過ライン中の変化に対し実質的に即座に反応することを可能にする。自動アクチュエータ/リトラクター(30)を設けて、センサーをウェブ近傍から後退させ、又はウェブ近傍に接近させたりすることができる。
2005505765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給路（FP）に沿って移動する素材ウェブ(W)の特性又は特徴を検知若しくは測定するための非接触型システム（10）であって；
供給路の第1の側に接近して配置された第1のセンサー(14)であって、加圧ガスを受理し、該ウェブが供給路内にあるとき該ウェブに向けてこの加圧ガスを案内する通路(18)を含むものと；
該供給路の第2の側に接近して配置された第2のセンサー(16)であって、加圧ガスを受理し、供給路内の該ウェブに向けてこの加圧ガスを案内する通路(18)を含み、該第1および第2のセンサーが該供給路を横切って互いに対向して配置されたものと；
該第1のセンサーのそれぞれに装着された少なくとも１つの磁石（26,25a-25d,25a'）と；
該第2のセンサーのそれぞれに装着された少なくとも１つの磁石（26,27a-27d,27a'）と；
を具備してなり；
該第1のセンサーの少なくとも1つの磁石が、第2のセンサーの少なくとも1つの磁石と磁気結合を形成することにより整合し誘引し合うようにされ、それにより該センサーを該ウェブに向けて付勢させると共に、センサー相互を接近する方向に付勢させ；該ガスはこれら第1および第2のセンサーから該ウェブに向けて導入されて気体軸受（22,24）を形成し、それにより同時に該センサーを該ウェブから離すように付勢させ、該磁石および該気体軸受により生じた正味応力が、該供給路に沿って通過する該ウェブから該センサーを実質的に均等に離間した状態に保持させ、それにより該ウェブを正確に検知、測定するようにしたことを特徴とする非接触型検知又は測定システム。
【請求項２】
該ウェブ(W)の厚みを測定するための検知装置(41−47)が該第1および第2のセンサー(14,16)中に含まれている請求項１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項３】
該ウェブ(W)の光沢性を測定するための検知装置(51−55)が該第1および第2のセンサー(14,16)中に含まれている請求項１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項４】
該ウェブ(W)の平滑性を測定するための検知装置(51−55)が該第1および第2のセンサー(14,16)中に含まれている請求項１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項５】
該第1のセンサー（14）のための第1の弾性マウント(28)と；
該第2のセンサー(16)のための第2の弾性マウント(28)と；
を更に有し、該第1および第2の弾性マウントにより該供給路との関連における該センサーの相対的動きを可能にし、それにより該第1および第2のセンサーを、通過する素材ウェブ（W）から実質的に均等に離間させるようにした請求項１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項６】
該第1および第2の弾性マウント(28)の少なくとも1つは、関連するセンサー（41-47,51-55）の水平面での移動を防止し、それにより該関連するセンサーが該第1および第2のセンサー(14,16)間の水平面で移動することを磁気結合により防止させるようにした請求項５記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項７】
該第1のセンサー(14)の少なくとも１つの磁石は第1の複数の磁石（25a-25d）からなり、
該第２のセンサー(16)の少なくとも１つの磁石は第2の複数の磁石（27a-27d）からなり、該第1の複数の磁石が該第2の複数の磁石と整合、かつ、対応して設けられている請求項１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項８】
該磁石（25a-25d, 27a-27d）が各センサー(14,16)の中心の周りに対称的に配置されている請求項７記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項９】
該第1および第2のセンサー(14,16)の少なくとも１つと関連するアクチュエータ(30)を更に含み、該アクチュエータが関連するセンサーを供給路および対向するセンサーに向って移動するように付勢させ、該関連するセンサーを該供給路から後退させるようにした請求項１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１０】
該第1および第2のアクチュエータ(30)がそれぞれ上記第1および第2のセンサー(14,16)と関連するようにして設けられ、これら第1および第2のアクチュエータが該第1および第2のセンサーを互いに向って移動するように付勢させ、かつ、該第1および第2のセンサーを互いに離間させるようにした請求項１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１１】
該第1および第2のアクチュエータ(30)がそれぞれエアシリンダー(32)を有し、このエアシリンダーには対応するセンサーと係合するための第1のヘッド(36)を有するプランジャー(34)が備えられ、これらシリンダーのそれぞれが加圧されたとき、対応するプランジャーがそれに関連するセンサーと係合し、それを供給路および対向するセンサーに向けて移動させる請求項１０記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１２】
各プランジャー(34)が更にエアシリンダー(32)内に配置された第2のヘッド(38)を含み、そこに保持されているバネ(40)と係合し、該エアシリンダーの加圧を解除したとき、該バネが対応するプランジャーを偏寄させ、それにより対応するセンサー(14,16)を後退させるようになっている請求項１１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１３】
磁気結合と、気体軸受(22,24)との組合せにより生じる正味応力の結果、プランジャー(34)を作動させたとき、各センサー(14,16)が、対応するプランジャー(34)の第1のヘッド(36)上にて“浮動”するようになっており、少なくとも1つのセンサーがセンサーの移動を可能にする弾性マウント(28)により支持されている請求項１１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１４】
各エアシリンダー(32)が、気体軸受(22,24)を形成する加圧ガスと連通し、活性化され、第1および第2のセンサー(14,16)が該加圧ガス中の圧力損失により自動的に後退するようになっている請求項１１記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１５】
供給路（FP）に沿って移動する素材ウェブ(W)の特性又は特徴を検知若しくは測定するための非接触型システム（10）であって；
該供給路の両側に配置された第1および第2のセンサー(14,16)であって、そのそれぞれが少なくとも1個の磁石（26,25a-25d,25a',27a-27d,27a'）と、加圧ガスを受理するための通路(18)と、素材ウェブが供給路内にあるとき該素材ウェブに対し第1および第2の気体軸受（22,24）を生じさせるため、上記供給路に向けて上記加圧ガスを案内するための少なくとも１つの出口（20）とを含み、上記の第1のセンサーの少なくとも１つの磁石が第2のセンサーの少なくとも１つの磁石と磁気結合により整合し誘引し合うようになっていて、この磁気結合が該第1および第2のセンサーを該ウェブに向けて付勢させると共に、センサー相互が接近する方向に整合、付勢させるが、第1および第2のセンサーのそれぞれから導入され第1および第2の気体軸受を形成させる該ガスが同時に、該ウェブ並びに相互から離れるように該センサーを付勢させ、それにより正味応力が該供給路に沿って通過する該ウェブから該センサーを実質的に均等に離間した状態に保持させるように作用するようにしたものと；
該第1のセンサーと係合し、該第1のセンサーを該第２のセンサー並びに該供給路から遠ざける方向に移動させる第1のリトラクター（30）と；
該第２のセンサーと係合し、該第２のセンサーを該第１のセンサー並びに該供給路から遠ざける方向に移動させる第２のリトラクター（30）と；
を具備してなることを特徴とする非接触型検知又は測定システム。
【請求項１６】
該第1および第2のリトラクター（30）がそれぞれ、シリンダー(32)を具備し、該シリンダーに、対応するセンサーと係合するための第1のヘッド(36)と、内部に保持したバネ(40)と係合するため該シリンダー内に配置された第2のヘッド(38)とを有する圧活性化プランジャー（34）が備えられ、各シリンダー内の圧力が解放されたとき、該バネが該プランジャーの第2のヘッドを偏寄させ、それにより該第1のヘッドが対応するセンサーと係合し、それを該供給路から離れる方向に移動させるようにした請求項１５記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１７】
該第1および第2のリトラクター（30）のシリンダー(32)がエアシリンダー(32)からなる請求項１６記載の非接触型検知又は測定システム（10）。
【請求項１８】
供給路（FP）に沿って移動する素材ウェブ(W)の特性又は特徴を検知若しくは測定するためのシステム（10）であって；該供給路に隣接して配置された第1および第2のセンサー(14,16)を含み、各センサーが、少なくとも1個の磁石（26,25a-25d,25a',27a-27d,27a'）と、加圧ガスを受理するための通路(18)と、該加圧ガスを通過する素材ウェブ（W）に向けて加圧ガスを放出させ気体軸受(22,24)を形成させるための少なくとも１つの出口(20)とを具備してなり；
対向する該第1および第2のセンサーが、該磁石により同時に誘引、整合され、該気体軸受により反発され、対向する該第1および第2のセンサーを該移動ウェブから実質的に均等に離間、保持させるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
供給路（FP）に沿って移動する素材ウェブ(W)の特性又は特徴を検知若しくは測定するための方法であって；
対向する第1および第2のセンサー(14,16)を供給路の両側に隣接させて配置させ、ここでこれらセンサーがそれぞれは磁石（26,25a-25d,25a',27a-27d,27a'）を含み、これら磁石が一緒になって磁気結合を形成し、それによりセンサー相互を、整合、接近する方向並びに供給路を走行する素材ウェブ(W)に向けて付勢させる工程と；
センサー(14,16)中の通路(18)を加圧し、該ウェブのどちらかの側に気体軸受(22,24)を形成する工程を含み、それにより正味の磁気力および支持力により該センサーを、通過するウェブから実質的に均等に離間させた状態に保持させる工程と；
を具備してなることを特徴とする方法。
【請求項２０】
更に素材ウェブ(W)が検知されないとき、上記センサー(14,16)を後退させる工程を更に含む請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
供給路（FP）に沿って移動する素材ウェブ(W)の特性又は特徴を検知若しくは測定するための方法であって；
供給路中の素材ウェブ(W)の一方の側に第1のセンサー（14）を配置させる工程と；
素材ウェブの他方の側に第2のセンサー(16)を配置させる工程と；
これら第1および第2のセンサーを、磁気力により相互に、並びにウェブに向けて接近させる工程と；
反発力により相互に、並びにウェブから反発させ、この磁気力および反発力により、該第1および第2のセンサーを、通過するウェブに接近させ、実質的に均等に離間させた状態に保持、制御させる工程と；
を具備してなることを特徴とする方法。
【請求項２２】
第1および第2のセンサー(14,16)を相互に、並びにウェブ(W)から反発させる工程が；
該第1および第2のセンサー(14,16)中に気体軸受(22,24)を形成させ、加圧ガスをこの気体軸受に適用させる工程を具備してなる請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
第1および第2のセンサー(14,16)を相互に、並びにウェブ(W)から反発させる工程が；
該第1のセンサー(14)に少なくとも１つの磁石(26,25a-25d,25a')を装着する工程と；
第2のセンサー(16)に少なくとも１つの磁石(26,27a-27d,27a')を装着し、該第1のセンサー上の磁石および該第2のセンサー上の磁石を互いに引き合うよう極性化させる工程と；
を具備してなる請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
該第1および第2のセンサー(14,16)が供給路に対向する実質的に平坦な表面(14a,16a)を有し、更に；
該第1のセンサーの少なくとも１つの磁石(26,25a-25d,25a')を該実質的に平坦な表面の下方に引っ込めて設ける工程と；
該第2のセンサーの少なくとも１つの磁石(26,27a-27d,27a')を該実質的に平坦な表面の下方に引っ込めて設ける工程と；
を更に具備してなる請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大略的に、移動する素材シート又はウェブに対し使用されるセンサーに係わり、特に、実質的に連続的な紙シート又はウェブの特性又は特徴を測定又は検知するための非接触型センサーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動する素材シート又はウェブの特徴又は特性を測定するシステムは周知である。一般に、このシステムでは、通過するウェブの両側に配置させた検知ヘッド又はシューの形態の第1および第2のセンサーが使用される。これらのセンサーは、感応性電子検出システム、放射線検出システム又は光学検出システムを含み、通過するウェブの1又はそれ以上の特徴、例えば厚み、不透明度、湿度、光沢性、平滑性などの特性を測定するようになっている。通常、この移動するウェブは一対の走査センサーヘッド間の自由空間を走行させて、上方および下方ヘッドに配置された検知装置を介してその特徴を測定するようにしている。特に制限されないが、厚み、光沢性、平滑性などの或る種のシート特性を測定する際に、シート表面に対しセンサーヘッドを制御した状態で接近させることは満足し得る測定の正確性を達成する上で有利なことである。これはセンサーヘッドに取着されたシート案内装置からの通過ライン制御により、好ましくは少なくとも垂直面にセンサーを相対移動させ得るこのシステムのための弾性マウント(取付台)を使用することにより部分的に達成される。このようなシステムの一例、特に、通過する紙のウェブと接触させ、その特徴を測定するセンサーヘッドのタイプの１例が、米国特許No.5,479,720(Hellstrom等) (本願と同じ出願人によるもので、参照としてここに組み込まれるものとする) に記載されている。
【０００３】
ウェブの選択された特徴又は特性を正確に測定されることを確保するために、対向する第1および第2のセンサーを、ウェブと接触させることなく、ウェブに出来るだけ近づけて配置させることが多くの場合、好ましい。更に、第1および第2のセンサーはウェブ面において相互にできるだけ整合させ、通過するウェブの実質的に同じ領域でそれらの測定が行われるようにする必要がある。この整合のために、センサーヘッドを手動で注意深く調整することを要するとともに、高価な精密走査機構を必要とするが、それでもその目的を十分に達成することができない。上述の双方の要求を同時に満たすことは、これらセンサーとの関連においてウェブの通過ラインがシステムの上流又は下流で発生する事象によって急激に変化するという事実により、複雑なものとなる。従って、装着機構がこれらセンサーを、ウェブの対応する側に隣接して正確に制御され、離間され、整合された状態で確実、かつ、信頼性よく保持させるものであるだけでなく、ウェブの通過ラインの変化に迅速に応答し得るものでなければならない。更に、これらセンサーに保持されている計測が損傷されるのを防止するため（特に通過する素材ウェブが供給路に存在しないときに）、これらセンサー間の接触又は係合は避けなければならない。
【０００４】
上記米国特許No.5,479,720においては、これらセンサーは、通過するウェブと実際に物理的に接触するように図られている。これは、セラミック材料から形成された特別の低摩擦、耐摩耗性接触面によって可能になっている。弾性装着部も、これらセンサーをウェブ面に整合させるだけでなく、必要に応じて垂直面に移動自在とし、それによりセンサーヘッドがウェブの通過ラインの急激な変化に順応し得るようになっている。このような解決法による進歩にも拘らず、各センサーは依然として検出時において通過する素材ウェブと直接、接触することになり、そのことはウェブがその接触位置で破壊ないし損傷される可能性があることから、或る種のウェブ材料の特性又は特徴を検知、検出することについて最も望ましいものとはならない。
【０００５】
このウェブとの接触を回避する1つの方法は、上方ヘッドと下方ヘッドとの間に大きい隙間を設けることである。これによりシートとの接触が回避されるが、センサーの正確性が一般的に損なわれる。なぜならば、シートがこれらヘッド間のいずれかにおいてはためいたり、シートが平坦でなかったり、この間隙と平行でなかったりするからである。この問題を解決するため、従来技術として、通過ライン制御装置、例えばローラー、エアーガイドおよび真空プレートを用い、移動するシートを制御された位置に保持することが提案されている。これは迅速に移動するシート又は平坦でないシートについて達成することは困難であり、問題の一部のみを解決するに過ぎない。シート通過ライン制御を行うための装置の例が米国特許No.4,877,485(Carson);No.4,449,398(Williams);No.5,654,799(Chase)に開示されている。これらの方法は、上方ヘッド又は下方ヘッドのいずれか一方のみに対する通過ラインを制御するという共通する欠点を有している。なぜならば、可変ヘッド整合のため、双方のヘッドに対し通過ラインを同時に制御することができないからである。
【０００６】
シートと近接させて非接触的厚み測定を行うため、加圧空気を供給して通過ウェブの一方の側又は双方の側に、単一のセンサーに、又は一対のセンサー間に気体軸受を形成することも提案されている。通常、この空気軸受センサーは固定又は弾性マウント(台)により支持される。これらのマウントは、プロセスに対し測定力を生じさせ、それにより空気軸受によって生じる反発力を平衡させてセンサーが移動しないようにし、正確な測定を可能にするものである。しかし、このような受動的構成においても、その測定力を注意深く制御し、センサーが常にウェブから所望の距離で離間し続けるようにしなければならず、若しくは複雑な空気圧システム又は機械的システムが必要となる。更に、シートがカールしたり、波うったり、しわになったりすることがあるから、このような構成においては、検出力をシート面に対し常に垂直に適用することは不可能である。一対の対向するセンサーを設けた場合、十分に関節化されたマウントを有する空気軸受(エアベアリング）を使用して所望の空間を形成するためには、複雑な設計が必要になるであろう。
【０００７】
プロセスの一方の側又は双方の側にて空気軸受により分離するようにした磁気測定システムを使用するシート厚の非接触測定法は公知であり、例えば米国特許No.5,243,849(Williams);No.4,528,507(Williams等);No. 4,647,855(Berglund);No.5,865,059(Alessandro);No.4,292,838(Larsen); No.4,107,606(Typpo)に開示されている。これらの構成のものは、シートの一方の側又は双方の側におけるシートの接触を排除することができるが、これらの方法を使用するセンサーの正確性については、ウェブの旗めき、波打ち、平滑性変化を含む過大なウェブ影響パラメータのため、並びにヘッドの整合不良を原因とする測定誤差のため、満足なものとは言えなかった。
【０００８】
その他の非接触的厚み測定法も提案されており、例えばヘッド‐ヘッド間分離を測定するための間隙測定装置で増強された各センサーヘッドに対する上方および下方紙面の位置を測定するようにした一対の大自由間隙検出ヘッド間の距離測定法が知られている。この構成を用いた光学的厚み測定法の例が米国特許No.5,210,593(Kramer);No.5,805,291(Calvin等); 5,355,083(George等);No.4,358,960(Porter); No.6,281,679(King); WO00/37885(King等)に開示されている。この構成を用いた超音波厚み測定法の例が米国特許No.5,133,358 (Reber)に開示されている。この従来技術は、プロセスと接触しないため安全な分離を維持するため、シートから或る大きい距離、離間されたシート表面位置検出装置を磁気ギャップ測定との関連で使用するものである。この大きい分離距離は、それよりも非常に小さいシート厚の値を見積るため大きい寸法を測定するという難題を提供するものである。多くの紙製品の作成のために要求される製品の品質として、測定誤差はウェブの全ての部位において１/２μｍ（0.5 x 10-6m）以下であることが要求される。これは、厳しい環境条件、例えば上方および下方ヘッド間の或る機械的誤差を有する走査装置、可変通過ライン、カールおよびシート表面状態を伴うプロセスにも拘らず達成されなければならない。従って、原則として、これらの方法は非接触型厚み測定を行うものであるが、実際には、一般の紙工業の用途において満足し得る測定の正確性を達成することができていない。
【０００９】
紙ウェブの一方又は双方の側についての光学的表面特性(光沢性又は平滑性)のオンライン測定は、シートの旗めき、平坦でないシート、センサーヘッドの撓み又は振動により誘起される測定誤差を伴う。従来の光沢性測定法の例が米国特許No.6,233,053(Preston);No.6,031,620(Typpo); No.4,830,504(Frohardt)に開示されている。従来のオンライン平滑性測定の例が米国特許5,654,799(Chase等)に開示されている。この従来技術において、解決されていない主な問題は、移動するウェブをその両側に配置された測定ヘッドとの関連で同時に制御することができないことである。なぜならば、各ヘッドが撓み誤差およびシートの旗めきを生じさせ易いからである。他の問題は安全な非接触的なウェブ通過のために必要な大きい自由間隙によりもたされるものである。これらの問題は、狭い測定面積を有する物理的に小さなセンサーを構築することを困難にする。なぜならば、ウェブに対する最大自由距離との関連で光学システムのサイズを規制する一般的スケーリング則が存在するからである。このような制約は、光沢および平滑性並びにその他のシート特性(例えば、地合い、輝度、不透明度、色合い、坪量、湿気)のオンライン測定の正確性および実用性を制限することになる。
【００１０】
従って、ウェブ材料特性検出プラットホームであって、対向する第1および第2の非接触型センサーがウェブ面に整合し、通過ライン又はシートのカールが急激に変化する場合でも、常に、通過する素材のウェブに接近させて均等に離間させるようにしたものの開発が要望されている。更に、磁気的、光学的又は他の検出素子を上記プラットホーム内に一体化させ、プロセス表面に接触させることなく接近させることによりシートの厚み、光学的および他のシート特性を正確に測定するための方法の開発も要望されている。
【特許文献１】
米国特許No.5,479,720
【特許文献２】
米国特許No.4,877,485
【特許文献３】
米国特許No.4,449,398
【特許文献４】
米国特許No.5,654,799
【特許文献５】
米国特許No.5,243,849
【特許文献６】
米国特許No.4,528,507
【特許文献７】
米国特許No.4,647,855
【特許文献８】
米国特許No.5,865,059
【特許文献９】
米国特許No.4,292,838
【特許文献１０】
米国特許No.4,107,606
【特許文献１１】
米国特許No.5,210,593
【特許文献１２】
米国特許No.5,805,291
【特許文献１３】
米国特許No.5,355,083
【特許文献１４】
米国特許No.4,358,960
【特許文献１５】
米国特許No.6,281,679
【特許文献１６】
国際特許No.WO00/37885
【特許文献１７】
米国特許No.5,133,358
【特許文献１８】
米国特許No.6,233,053
【特許文献１９】
米国特許No.6,031,620
【特許文献２０】
米国特許No.4,830,504
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この要望は本発明の非接触型シート検出システムにより満たされる。ここで、このシステムは、第1のセンサーおよび第2のセンサーを通過するウェブの両側に配置させ、かつ、これらセンサーが通過するウェブから反発されると同時に相互に引き合うようにされる。その結果生じる正味応力によりこれらセンサーは通過するウェブに対し近接し、かつ、均等に離間することになり、それにより信頼性が高く、センサーの正確な感応又は検出機能が確保される。これらセンサーがウェブから反発されるようになっているので、ウェブが供給路に沿って移動するときウェブの通過ライン又はカールの如何なる変化に対しても、これらセンサーは実質的に直ちに反応することができ、他方、上記引き合い力により照合中のこれらセンサーの相対的傾き又は移動が保持されることになる。本発明の1例において、自動アクチュエータ/リトラクターがセンサーを後退させ、ウェブが供給路に存在しないときにこれらセンサーが互いに接触しないようにしており、更に、この自動アクチュエータ/リトラクターを使用して必要に応じてこれらセンサーをウェブから引き下げるために使用することもできる。この感応システムは従来のシステムを著しく改善させるものであり、通過する素材シート又はウェブに対し非接触センサー、特に操作信頼性および正確性の点で改善したシステムを提供するものである。
【００１２】
このように、本発明のセンサーは、ウェブ表面に接近させ、かつ、制御して隣接するようにしてセンサー内に配置させた感応素子を介してウェブの一方又は双方の側の表面特性およびウェブの反射/透過特性を非接触的に検知することを可能にする。センサー内の感応素子により測定することができるウェブの特性としては、紙の厚み、表面平滑性、光沢性、輝度、不透明度および地合いなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第1の形態によれば、供給路に沿って移動する素材シート又はウェブの特性又は特徴を検知若しくは測定するための非接触システムは、供給路の第1の側に接近して配置された第1のセンサーを含む。この第1のセンサーは加圧ガスを受理し、ウェブが供給路内にあるとき該ウェブに向けてこの加圧ガスを案内する通路を含む。第2のセンサーが上記第1のセンサーとは反対側の供給路の第2の側に接近して配置されている。この第2のセンサーもまた、加圧ガスを受理し、供給路内の該ウェブに向けてこの加圧ガスを案内する通路を含む。少なくとも１つの磁石が上記第1および第2のセンサーのそれぞれに装着され、該第1のセンサーの磁石が、第2のセンサーの磁石と整合し誘引し合うように配置され、磁気結合を形成している。この磁気結合はセンサーをウェブの対応する側に向けて付勢させると共に、センサー相互が接近する方向に付勢させるもので、この場合、ガスはこれら第1および第2のセンサーからウェブに向けて導入されて気体軸受を形成し、それにより同時にセンサーをウェブから離すように付勢させる。その結果、磁石および気体軸受により生じた正味応力が、供給路に沿って通過するウェブからセンサーを実質的に均等に離間した状態に保持させ、それによりウェブの所望の特性又は特徴を正確に検知、測定することを確かなものとすることができる。
【００１４】
センサーを垂直面にて相対移動自在とするために、第1のセンサーのための第1の弾性マウントが設けられ、第2のセンサーのための第2の弾性マウントが設けられる。この相対移動可能性により、第1および第2のセンサーは通過する素材ウェブに対し常に実質的に平行に保たれ、この平行状態は通過ラインおよびプロセス自体が変化しても同様に維持される。この第1および第2の弾性マウントの少なくとも1つは関連するセンサーの水平面での移動が可能となっていてもよい。しかし、留意すべきことは、第1および第2のセンサーが互いに磁気的に結合している場合は、関連するセンサーは他のセンサーとの関連で、水平面にて可なり移動することが防止される。
【００１５】
第1のセンサーの磁石は第1の複数の磁石を有するものでもよく、これらの磁石は第2の複数の磁石と整合、かつ、対応して設けられ、上記第2の複数の磁石が上記第2のセンサーに設けられた磁石からなり、磁石のマイナス極とプラス極とが互いに対向するように設けられ、引力を生じさせるようになっている。
【００１６】
この感応システムは、上記第1および第2のセンサーの少なくとも１つと関連するアクチュエータを含むものであってもよい。操作において、各アクチュエータは関連するセンサーを供給路および対向するセンサーに向って移動するように作動又は付勢させる。好ましくは、第1および第2のアクチュエータがそれぞれ上記第1および第2のセンサーと関連するようにして設けられ、これら第1および第2のアクチュエータが上記第1および第2のセンサーを互いに向って移動するように作動又は付勢させる。
【００１７】
１つの可能な具体例において、各アクチュエータはエアシリンダーを有し、このエアシリンダーには対応するセンサーと係合するための第1のヘッドを有するプランジャーが備えられている。これらシリンダーのそれぞれが加圧されたとき、対応するプランジャーがそれに関連するセンサーを供給路および対向するセンサーに向けて移動させる。更に、各プランジャーは第2のヘッドを含み、これはエアシリンダー内に配置され、そこに保持されているバネと係合するようになっている。エアシリンダーの加圧を解除したとき、このバネが対応するプランジャーをウェブから離れる方向に偏寄させ、それにより対応するセンサーを後退させる。このように、各センサーは、磁気結合により供給される引力と、気体軸受により生じる反発力との組合せにより生じる正味応力およびセンサーを垂直面にて上下動させ、更に傾斜させる弾性マウントの使用の結果、作動させたとき、対応するプランジャーの第1のヘッド上にて“浮動”する。好ましくは、各エアシリンダーは、気体軸受を形成するのに使用される加圧ガスと連通し、かつ、この加圧ガスにより活性化される。従って、第1および第2のセンサーは加圧ガス中の圧力損失により自動的に後退するようになっている。
【００１８】
本発明の第２の形態によれば、供給路に沿って移動する素材ウェブの特性又は特徴を検知若しくは測定するための非接触型システムが提供される。このシステムは、供給路の両側に配置された第1および第2のセンサーを含む。これら第1および第2のセンサーのそれぞれは少なくとも1個の磁石と、加圧ガスを受理するための入口と、ウェブが供給路内にあるとき該素材ウェブに対し第1および第2の気体軸受を生じさせるため、上記供給路に向けてこの加圧ガスを案内するための少なくとも１つの出口とを含む。上記の第1のセンサーの少なくとも１つの磁石が第2のセンサーの少なくとも１つの磁石と磁気結合により整合し誘引し合うようになっている。この磁気結合は第1および第2のセンサーをウェブに向けて付勢させると共に、センサー相互が接近する方向に整合、付勢させる。しかし、第1および第2のセンサーのそれぞれから導入され第1および第2の気体軸受を形成させるこのガスは同時に、ウェブ並びに相互から離れるようにセンサーを付勢させ、それにより正味応力が供給路に沿って通過するウェブからセンサーを実質的に均等に離間、かつ、近接した状態に保持させるように作用する。
【００１９】
1実施例において、このセンサーシステムは更に、第1のセンサーと係合し、第1のセンサーを第2のセンサーから、並びに第1のセンサーと第2のセンサーとの間の供給路から離れるように移動させる第1のリトラクターと；第2のセンサーと係合し、第2のセンサーを第1のセンサーから、並びに供給路から離れるように移動させる第2のリトラクターとを含む。この第1および第2のリトラクターはそれぞれ、シリンダーを具備し、このシリンダーには対応するセンサーと係合するための第1のヘッドと、内部に保持したバネと係合するためシリンダー内に配置された第2のヘッドとを有する圧活性化プランジャーが備えられている。各シリンダー内の圧力が解放されたとき、バネがプランジャーの第2のヘッドを偏寄させ、それにより第1のヘッドが対応するセンサーと係合し、それを供給路から離れる方向に向けて移動させる。好ましくは、第1および第2のリトラクターのシリンダーはエアシリンダーを具備してなるものであるが、勿論、他の均等する構成のものを使用することも可能である。
【００２０】
本発明の第3の形態によれば、第1および第2のセンサーが、供給路に沿って移動する素材ウェブの特性又は特徴を測定又は検知するための総合システムに使用するために提供される。各センサーは、少なくとも1つの磁石を含むセンサーヘッドと、加圧ガスを受理するための入口と、加圧ガスを通過する素材ウェブに向けて放出させ、気体軸受を形成するための少なくとも１つの出口とを具備してなる。上記の対向する第1および第2のセンサーは上記磁石により同時に引寄せられ、かつ、整合され、更に、上記気体軸受により反発され、それにより対向する第1および第2のセンサーが、通過するウェブから均等に離間された状態に保持されることになる。
【００２１】
本発明の第4の形態によれば、供給路に沿って移動する素材ウェブの特性又は特徴を測定又は検知するための方法が提供される。この方法は、対向する第1および第2のセンサーを供給路の両側に隣接させて配置させることからなる。これらセンサーのそれぞれは磁石を含む。これら磁石は一緒になって磁気結合を形成し、それによりセンサー相互を、整合、接近する方向並びに供給路を走行する素材ウェブに向けて付勢させる。この方法は更にセンサー中の通路を加圧し、ウェブのどちらかの側に気体軸受を形成する工程を含み、それにより正味の磁気力および支持力によりセンサーを、通過するウェブに接近させ、実質的に均等に離間させた状態に保持させることができる。この方法は更に素材ウェブが検知されないとき、上記センサーを後退させる工程を含む。
【００２２】
本発明の第5の形態によれば、供給路に沿って移動する素材ウェブの特性又は特徴を測定又は検知するための方法が提供される。この方法は、供給路中の素材ウェブの一方の側に第1のセンサーを配置させ、素材ウェブの他方の側に第2のセンサーを配置させる工程を含む。これら第1および第2のセンサーは、磁気力により相互に、並びにウェブに向けて接近させられ、更に反発力により相互に、並びにウェブから反発させられる。この磁気力および反発力により、第1および第2のセンサーを、通過するウェブに接近させ、実質的に均等に離間させた状態に保持、制御させることができる。
【００２３】
1実施例において、第1および第2のセンサーを相互に、並びにウェブから反発させることが、第1および第2のセンサー中に気体軸受を形成させ、加圧ガスをこの気体軸受に適用させることからなる。更に、第1および第2のセンサーを相互に、並びにウェブに向けて接近させことが、第1のセンサーに少なくとも１つの磁石を装着し、第2のセンサーに少なくとも１つの磁石を装着し、この第1のセンサー上の磁石および第2のセンサー上の磁石を互いに引き合うよう極性化させることからなる。好ましくは、第1および第2のセンサーは供給路に対向する実質的に平坦な表面を有し、上記の第1のセンサーの少なくとも１つの磁石が上記の平坦な表面の下方に引っ込めて設けられ、上記の第2のセンサーの少なくとも１つの磁石が上記の平坦な表面の下方に引っ込めて設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図1aを参照すると、これは本発明の検知システム10の1実施例を示している。このシステム10はヘッド又はシューの形態の第1および第2のセンサー14,16を含む。これら第1および第2のセンサー14,16は移動する素材シート又は素材ウェブ、例えば紙のウェブW等の供給路に沿って対向関係に配置されている。米国特許No.5,479,720(本願と同一出願人に係わるもの)に記載されているように、これらセンサー14,16は通常、スキャナー(図示しない)の横断ビーム上に装着され、水平面にて実質的に互いに整合した状態で、通過ウェブWの幅を横切って前後に駆動されるようになっている。周知のように、紙材ウェブWは、製紙機(図示しない)の上流部にて最初に形成され、カレンダーロール等を含む下流処理装置へ進行し、更なる処理に供される。ウェブの走行方向が図1a中に矢線Aで示されている。
【００２５】
この実施例において、第1および第2のセンサー14,16は、円筒体又は円筒状ハウジングを具備してなり、これにウェブWと対向する実質的に平坦な面14a,16aが形成されていると共に、環状側壁14b,16bおよび上記平坦面と反対側の接続壁面14c,16cが形成されている(図1b参照)。これら壁面は一緒になって第1のチャンバーC1が画成され、これはとりわけ、ウェブWの所望の特性又は特徴を検知又は検出するための機器(図示しない)、例えば磁気センサー又は光学センサーを収容するようにしている。
【００２６】
第1および第2のセンサー14,16のそれぞれを収容するためのハウジングには、更に加圧ガス(例えば、空気)を受理し、これをチャンバーＣ1内に導入するための通路18が設けられている。好ましくは、通路18は第1および第2のセンサー14,16の接続壁面14c,16c内に形成される。第1および第2のセンサー14,16のための加圧ガスは、図1aに模式的に示すように別々のガス源G1,G2により、又は単一のガス源(図3参照)により供給することができる。この加圧ガスはチューブにより運ばれるが、このチューブとしては十分に柔軟で、対応するセンサ-14,16の相対的動きを妨げないようなガス管又はラインLの任意の適当な形態のものであってもよい。
【００２７】
第1および第2のセンサー14,16の実質的に平坦な面14a,16aそれぞれに少なくとも１つの出口が形成されるが、図示の実施例では複数の出口20が形成されている。これらセンサー14,16のそれぞれに形成されたこの複数の出口20は、図2aの実施例では円形パターンで配置されている。これらの出口20により、センサー14,16のそれぞれに形成されたチャンバーＣ1内に導入された加圧ガスが、通過するウェブWに向けて放出され、比較的狭い第1および第2の気体軸受22,24が形成されることになる（図1b参照）。留意すべきことは、これら気体軸受22,24がセンサー14,16の平坦面14a,16aに対する反発力を生じさせ、それにより平坦面14a,16aが、通過中のウェブWと接触することが防止される。勿論、これら気体軸受22,24が使用されているから、僅か無視できるような摩擦又は抵抗が通過中のウェブWに対し生じるに過ぎない。
【００２８】
第1および第2のセンサー14,16のそれぞれは更に、少なくとも１つの磁石26を担持している。各磁石26を各センサー14,16の実質的に平坦な面14a,16aに引っ込めて設けられた希土類磁石とすることは好ましいことである（図1b参照）。磁石26を引っ込めて設けることは、対向する第1および第2のセンサー14,16間に隙間が極めて僅かにしか存在しない場合に生じる大きい非線形応力の作用を減少させるのに有利である。図1aおよび1bに示す実施例において、対向する磁石26は極性化され、互いに誘引され（すなわち、磁石26の対応する端部が逆の極性を有する）、磁気の垂直中央軸に沿って整合するよう位置決めされ、従って、その間に引力と整合力の双方が生じることになる。すなわち、センサー14,16が互いに接近し、ウェブ(W)の対応する側に接近させられたとき、磁石26間に磁気結合が形成される。この磁気結合はセンサー14,16を互いに近づける方向並びにウェブ(W)に向けて誘引させるだけでなく、その引力が、気体軸受の僅かな摩擦のおかげで、これらセンサーを互いに水平面において実質的に整合させる。
【００２９】
図1a、1bおよび1cにおいて、単一の磁石26が各センサー14,16について示されているが、その他の磁石配置も可能であることを留意されたい。例えば、各センサー14,16の中央に単一の磁石26を配置させる代わりに、一対又はそれ以上の磁石を使用し、各センサー14,16の中央に対し対称的に離間、配置させることもできる。2対の磁石25a-25dを2対の磁石 27a-27dと対応させた1例が図2a、2bに示されている。引き合う磁石の一対又はそれ以上の対を対称的に離間させることにより、センサー14,16の中央又はその近傍に置かれる機器を受理するため、空間がセンサー14,16のチャンバーＣ1内に形成される。センサーの平坦面14a,16aに平行に磁性化させた平坦磁石を使用し、磁気効率を改善したり、第1および第2のセンサー14,16内のチャンバーＣ1内に、機器などのための利用可能な総体的空間を増大させることもできる。一対又はそれ以上の対の平坦な磁石を本発明で使用することができるが、2対の平坦磁石25a',27a'；25b',27b'を使用した例が図2c、2dに示されている。本明細書の記載から、その他の磁石配列が可能であることは当業者にとって明らかであろう。これら磁石は永久磁石あるいは電磁石であってもよい。希土類元素又は同様の化合物からなる永久超磁石も、磁石の高重量対磁力比を与え、小さな寸法を可能にする上で有利である。
【００３０】
操作において、出口20から放出された加圧ガスにより形成された気体軸受22,24からもたらされる反発力が第1および第2のセンサー14,16のそれぞれの磁石25-27により生じる引力と平衡することになり、それによりセンサー14,16が、通過するウェブ(W)の各側と接触するのを防止することができる。このシステムは、磁石26の引力と、気体軸受22,24に生じる反発力とによりもたらされる正味応力により、センサー14,16を、供給路に沿って通過するウェブ(W)から実質的に均等に離間させることが可能となるよう制御される。この均等な離間はウェブ(W)の所望の特性又は特徴を正確に検知、測定することを確実に可能にするものである。勿論、センサー14,16の平坦面14a,16aと、ウェブ(W)の対応する側との間の間隙は、必要に応じ、又はセンサーの特定のタイプに応じて、磁石26の引力又は気体軸受22,24による反発力を増減させることにより調整することができる。
【００３１】
センサー14,16が配置されている場所の上流又は下流で発生する事象の結果により、又はウェブ(W)の厚みの変化によりウェブ(W)の通過ラインが急激および不意に変化することがしばしば見られる。明らかなように、気体軸受22,24がウェブ(W)の両面間に形成されているから、センサー14,16は通過ラインにおける僅かな変化でも応答することができる。言い換えれば、供給路の変動により垂直面におけるウェブ(W)の位置が変化したとき、各センサー14,16は、気体軸受22又は24により提供される支持作用により、それに応じて又は同調して各センサー14又は16が自動的に移動又は傾斜することになる。同時に、磁石間の磁気結合によりセンサー14,16はウェブ(W)から実質的に均等に離間した状態に保たれ、同時に、センサーマウントが水平移動を許容する場合は、センサー14,16を水平面にて整合させる(下記参照)。
【００３２】
ウェブ(W)の垂直位置における変化、例えば横方向側縁の“カール”又は両側又は中間部に沿う“傾斜”などに対し、センサー14,16を反応させるため、少なくとも１つの弾性マウント28が提供される。図１に模式的に示すように、更に図1cの斜視図に最も明瞭に示すように、このマウント28は弾性ポリマー材料の比較的薄いシート、例えばKevlar(登録商標)織布であってもよい。このマウント28は、センサー14又は16に固定された第1の端部28aおよび公知のファスナー(図示しない)を使用して支持構造Sに取着される第2の端部28bを有する。このマウント28を形成する材料の弾性のため、センサー14,16はウェブWの通過ラインにおける垂直面の変化に応答して垂直面にて移動可能となっている。このセンサー14,16の動きには、必要に応じて流れ横断方向における傾斜が含まれ、これはマウント28がそのような傾斜と調和するために捩れることができるからである。
【００３３】
第1および第2のセンサー14,16のそれぞれを実行するために別々のマウント28が設けられている。これらのマウントは上述のものと同様のものであってもよく、あるいは図１に模式的に示すように、マウントの一方又は双方がジンバル29又はその他の機構、すなわち、対応するセンサーを水平面並びに垂直面で移動可能にするものを含むものであってもよい。更に、本発明の最も広い形態において、図示のような弾性マウント28と組み合わせて用いられるセンサー14又は16の１つのための静止又は固定マウントが提供され、さもなければ、これはウェブWの垂直位置又は通過ラインの変化が僅か又は実質的に存在しない場合に反対側のセンサーのために提供される。
【００３４】
先に簡単に述べたように、第1および第2のセンサー14,16のそれぞれに単一の磁石26を提供する代わりに、センサー14,16のそれぞれに複数の磁石を設けてもよい。この複数の磁石の配置例が図2aおよび2bに示されている。より具体的には、第1のセンサー14の磁石26に第1の複数の磁石25a ---25n(25a-25dが示されている)を補充又はこれらで置換してもよく、これらは反対側の第2のセンサー16の第2の複数の磁石27a ---27n(27a-27dが示されている)と整合、対応して設けられる。これら磁石は互いに引き合うように極性化される。この極性化の結果、磁石25a ---25n、27a ---27nが互いに誘引し合い、センサー14,16を相互に適当に離間した状態に保持させるための所望の正味応力が提供される。第1および第2のセンサー14,16のそれぞれの複数の磁石25a ---25n、27a ---27nは好ましくは対称的パターンで配列され、センサーの中心軸の周りに均衡した磁力を生じさせるようにする(図2aのセンサー16および27a-27d参照)。
【００３５】
第1および第2のセンサー14,16の磁石25a ---25n、27a ---27nの磁気配向軸は、センサー14，16間の適当な引力を提供するために、ウェブWに対向するセンサー14,16の平坦面14a,16aに垂直である必要はない。平坦センサー領域の面に磁化された2対の磁石を利用する1つの配列は、図2cおよび2dに示すように、一方のセンサーヘッド14のマグネットバー25a'(25b'は図示しない)と、他方のセンサーヘッド16のマグネットバー27a',27b'とからなる。引力を生じさせるため、２つのセンサーヘッド14,16の対向する磁石の磁極を反転させる。マグネットバー25a'，25b'， 27a'，27b'はコンパクトなサイズを提供する上で有利である。更に、双方の極を有する反対側の磁石に対向する磁石25a'，25b'， 27a'，27b'のため、漂遊磁界が減少し、そのため、磁気効率が改善される。
【００３６】
機械の始動およびセンサー14,16に対するオフウェブアクセスを容易にするため、センサーシステム10の第2の例が提供され、これにはセンサー14,16の一方又は双方のためのアクチュエータ/リトラクター30が含まれる。その名が提案するように、アクチュエータ/リトラクター30は、検知を行う際にウェブW又は通過ラインに向けてセンサーを移動させることにより、更に、さもなければ、ウェブW又は通過ラインからセンサーを後退させることにより、センサー14,16の一方又は双方を操作するものである。このようにして、センサー14,16間の接触を有効に回避することができ、そのような接触から生じる損傷を防止することができる。
【００３７】
1実施例において、図３に模式的に示すように、センサー14,16の双方には、アクチュエータ/リトラクター30、つまり、当業者に“リフトオフ”機構として知られているものが備えられている。なお、これらセンサーの一方にのみアクチュエータ/リトラクター30を設けたものも本発明の最も広い形態内に包含される。各アクチュエータ/リトラクター30は、プランジャー34を収容した圧力活性化シリンダー32を有する。このプランジャー34は、対応するセンサー14又は16と係合する第1のオーバーサイズヘッド36と、らせん状圧縮バネ40などのバイアス手段であってシリンダー32内に収容されたものと係合する第２のオーバーサイズヘッド38（シリンダー32内に配置されている）とを有する。各バネ40のバネ力定数は、センサー14,16のゼロギャップにおいて、磁石間26の引力よりも大きくなっている。各シリンダー32には更に、空気などの加圧ガスを受理するための入口39が含まれている。この加圧ガスは第２のオーバーサイズヘッド38に対して作用し、対応するプランジャー34を作動させ、関連するバネ40による付勢力を覆すものである。別々のガス源G1,G2を使用してガスを各シリンダー32に供給するようにしてもよく、若しくは、図3に示すように、共通のガス源Gを使用してシリンダー32の双方にガスを供給してもよい。更に、これらガス源は下記のように、ガスを供給して気体軸受22,24を形成させるものである。なお、ガスの代わりに、これらシリンダー32a、32bの閉塞した構成からして、加圧液も同じく使用することも可能である。
【００３８】
各シリンダー32が加圧されたとき、図4に示すように、対応するプランジャー34が、関連するセンサー14又は16と係合し、供給路およびウェブWに向けて、勿論、反対側のセンサーに向けてセンサー14又は16を移動させる（矢線D参照）。すなわち、紙又は他材料のウェブWを検知する場合、各アクチュエータ/リトラクター30のシリンダー32が加圧されてセンサー14,16を作動させる。加圧ガスが第1および第2のセンサー14,16に供給され、気体軸受22,24を生じさせ、磁気結合が増大すると、センサー14,16間のギャップ(間隙)が減少する。この検知機能がついで、センサー14,16に組み込まれた検知装置に従って活性化される。
【００３９】
センサー14,16を後退させようとするとき、又はウェブWから離されるとき、シリンダー32の脱加圧がなされる。シリンダー32を脱加圧させたとき、バネ40により対応するプランジャー34がウェブWから離れるように付勢される。この付勢力の結果、センサー14,16がウェブWから後退すると共に、互いに離れるよう後退し、磁気結合が著しく減少することになる。
【００４０】
アクチュエータ/リトラクターの図示の実施例において、図3および図4に示すように、各センサー14,16は着脱自在な装着により対応するプランジャー34の第1のヘッド36上に載置される。この着脱自在な装着によって、センサー14,16が少なくとも垂直面で、更に、例えばマウント28などセンサー14,16を支持するのに使用されるマウントのタイプ によっては或る程度、水平面で“浮動”することが可能となる。より具体的には、プランジャー34のオーバーサイズヘッド36が、このヘッド36よりも小さい各センサー14,16中の孔35を介して延出している。この構成の結果、上記ヘッド36が、第1のチャンバーＣ1に隣接してセンサー14,16中に画成された円筒状第2のチャンバーＣ２中に捕捉される(図３，４参照)。
【００４１】
図3において、後退した位置において、バネ40により供給された付勢力の結果としてウェブWから離間するようなプランジャー34の動きは更に、センサー14,16をウェブWから離間させる。しかし、シリンダー32が加圧されたとき、図4に示すように、かつ、垂直作用矢線Dで示すように、プランジャー34はウェブWに向って移動する。センサー14の場合、この動きによりセンサー14をウェブWの一方の側に向って移動させ、他方、センサー16はプランジャーヘッド36と係合し、重力に逆らってウェブWの他方の側へ向って移動することになる。加圧ガスはセンサー14,16に対し供給され、気体軸受22,24からもたらされる反発力を生じさせ、それによりセンサー14,16がウェブWと接触することが防止されるだけでなく、センサー14,16を各プランジャー34のヘッド36との係合から解放させることになる(作用矢線E参照)。その結果、小さなギャップFがプランジャー34のヘッド36とセンサー14,16との間に生じることになり、センサー14,16が、同時誘引的磁力と反発的支持力からもたらされる正味の力に従ってウェブW上にて“浮動”することになる。
【００４２】
孔35の相対的サイズに応じて、センサー14,16も水平面にて前後および左右に若干移動することになる。マウント28はこの動きに抵抗し、図示の例では、センサー14,16を常に、通過ウェブWの同じ領域上とほぼ整合させる。留意すべきことは、これらセンサーの１つは、マウントを必要としなくてもよい。なぜならば、磁気結合によって、そのセンサーが水平面において他方のセンサーと自動的に整合されるからである。
【００４３】
図示の例では、各エアシリンダー32が単一の加圧ガス源Gと連通し、それにより活性化されることなる。このガス源Gは気体軸受22,24を形成するために使用されるガスを供給するものである(一部切欠供給ラインをガス源Gと接続させている図3に示す破線を参照のこと)。この構成は特に有利である。なぜならば、加圧ガスの圧力減少により第1および第2のセンサー14,16が自動的に後退するからである。
【００４４】
ウェブ素材の特性の非接触的測定を可能にするために、第1および第2のセンサー14,16のチャンバーＣ1内に種々の検知素子が含有されている。図5a、5bには非接触的ウェブ厚み測定を行うための例が示されている。図5aはセンサー14,16の斜視図であり、図５bはセンサー14,16の一部切欠正面図であり、これらにはフェライトCコア41および第2センサー16内の誘導コイル42並びに反対側の第1のセンサー14内のフェライトターゲット43からなる磁気検知素子が付設されている。これらの検知素子および厚み測定のための関連する方法は、例えば米国特許No.5,479,720に示すように公知である。シート厚(t)は、或るウェブの厚みについて気体軸受22,24の高さが一定であるとすると、センサー14,16間の距離（d）から計算することができる。図5a、5bに示した実施例を、簡単、かつ、低コスト非接触的厚み測定システムについて利用することができる。この場合、厚紙のように、製品の厚みが気体軸受の高さより可なり厚い場合は満足な正確性を確保することができる。
【００４５】
改善された正確性を以って厚み測定を可能にし、その測定システムが、印刷紙、薄葉紙などを含む種々の素材のウェブを生産するのに使用できるようにするため、本発明で更なる改善が提供されている。図6aは図2のセンサー14,16の斜視図であり、図6bはセンサー14,16の断面図であり、シートWの非接触厚み測定のための磁気検知装置および補助的気体軸受高さ検知素子が付加されている。
【００４６】
この磁気検知素子は、センサー14に設けられた第1の誘導コイル46と、反対側のセンサー16に設けられた第２の誘導コイル47とを具備してなり、ワイヤー48が適当な電子機器に接続され、磁気誘導結合を介して間隙のサイズを測定するようにしている。この原則は周知である。しかし、磁石対25、27および低摩擦気体軸受22、24によるセンサー14,16の自己センタリング特性のため、本発明の誘導コイル46、47は常に同軸的に整合した状態に維持され、誘導コイルの設計が単純化され、測定の正確性が向上する。
【００４７】
合計ギャップサイズ（ｄ）の磁気測定に加えて、気体軸受22の高さh1および気体軸受24の高さh2を測定するために、図6aおよび6bに示す補足的検知素子44，45が使用される。このシートの厚み（ｔ）は以下に示す公知の式により計算することができる。
t ＝ d − (h1 + h2)
【００４８】
距離検知素子44，45は誘導コイル46、47の内側又は外側に装着することができ、これには種々の公知のセンサー、例えばファイバーオプチックス変位センサー、レーザートライアンギュレータ、超音波装置などを用いることができ、これに関連する信号が矢線49により示されている。しかし、広い自由センサーギャップを使用する従来の構成のものと比較して、本発明では、ウェブW上に載せられた気体軸受22,24のため、プロセスに対するセンサー14,16の、より密接、制御された近接が達成される。これによりシート表面への距離を判定するための補足的検知素子44，45の改善された測定正確性が達成される。
【００４９】
本発明の他の実施例において、例えば光沢性又は平滑性などの他のシート特性の改善された光学的測定が、センサー14,16内に埋設された適当な装置により達成されている。図7aは図2のセンサー14,16の斜視図であり、図7bは図2のセンサー14,16を模式的に示す断面図であり、ウェブWの両面の光沢性又は平滑性を測定するようになっている。傾斜させた孔50がセンサー14,16内に形成され、センサー14,16内に設けられた光学システムによりウェブWの各面の光沢性又は平滑性を測定するようになっている。これら光学システムはそれぞれ市販の光源51および光検出装置55を具備してなり、図6aおよび6bの補足的検知素子44，45と同様にしてファイバーオプチックスを介した遠隔検知を使用してもよい。光源51からの光52は第1の反射面53によりウェブWに向けられる。ウェブWから反射された光54は第２の反射面53'により光検出装置55に向けられ光検出装置55により受理されるようになっている。センサー14,16のそれぞれと、ウェブWのそれぞれとの間の制御された僅かな間隙は、センサー14,16と、ウェブWとの間の確実な平行性を伴って、寸法上のスケーリング則のため、縮小し狭く集束された光学装置の使用が可能となり、光沢および/又は平滑性の改善された測定が可能となる。
【００５０】
供給路に沿って移動する素材ウェブの特性又は特徴の少なくとも1つを検知又は測定する方法が更に提供されている。この方法は、供給路に沿って移動する素材ウェブWの一方の側に第1のセンサー14を配置させ、他方、第2のセンサー16を第1のセンサー14に対向させて配置させることを含む。これら２つの対向するセンサー14,16は、上述のようにセンサー14,16のそれぞれにより担持された極性化磁石により、ウェブWに向けて相互に接近させる。これらセンサー14,16は更に、センサー14,16と、ウェブWの隣接表面との間に形成された気体軸受22,24によりもたらされる反発力により互いに離間する方向に反発される。これら磁力および反発力は制御されることにより、第1および第2のセンサー14,16が、通過するウェブWから均等に離間させるよう維持される。
【００５１】
好ましくは、第1および第2のセンサー14,16は、供給路に対向する実質的平坦面14a,16aを有し、第1のセンサー14の少なくとも１つの磁石26はこの実質的平坦面14aの下に引っ込めて設けられ、他方、第2のセンサー16の少なくとも1つの磁石26は第2のセンサー16の実質的平坦面16aの下に引っ込めて設けられている。
【００５２】
本発明の上記説明は単に説明を目的としたものに過ぎない。つまり、発明を網羅すること、又は発明を記載したものに限定することを意図したものではない。上記教示にてらして明らかな変形、改良も当然可能である。実施例も本発明の原理および実際的適用を最良に説明し、当業者が特定の用途に適するように種々変更して本発明を種々の様式で利用するのを助けるためのものである。従って、公平、かつ、法律並びに均等の原則に基づいて解釈される範囲において、請求の範囲で判定されるところのそのような全ての改良および変更も本発明の範囲に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１ａ】本発明による検知システムの1実施例の一部切欠側面図。
【図１ｂ】図１aの検知システムの対向するセンサーを拡大して示す一部切欠側面図。
【図１ｃ】図１aの検知システムで使用される1つのセンサーおよびこのセンサーを垂直面に沿って移動、傾斜させることができる対応するマウントの斜視図。
【図２ａ】図１aのセンサーの他の例の拡大斜視図であって、ここで磁石は複数の磁石からなり、そのそれぞれが図１a-１cの構成と同様に配向されている状態を示す図。
【図２ｂ】図２aに示す実施例の対向する一対のセンサーを模式的に示す一部切欠正面図。
【図２ｃ】図１aのセンサーの更に他の例の拡大斜視図であって、ここで磁石は複数の磁石からなり、これら磁石はその磁軸がセンサーの面と平行になっている状態を示す図。
【図２ｄ】図２ｃに示した他の実施例の対向する一対のセンサーの一部切欠側面図。
【図３】本発明による検知システムの他の実施例の一部切欠側面図であって、ウェブ並びに互いに離間する方向にセンサーを選択的に移動させるためのアクチュエータ/リトラクターを含めて示す図。
【図４】図３に示すものと同様のものであるが、ここではセンサーがアクチュエータ/リトラクターによりウェブ近傍の検知位置に移動した状態を示す図。
【図５ａ】図２aのものと類似する互いに対向するセンサーの1セットを示す斜視図であるが、ここではシートの厚みを測定するため、２つのセンサー中に磁気距離測定装置を具備させた状態を示す図。
【図５ｂ】図５aに示す他の実施例の対向する一対のセンサーを示す一部切欠正面図。
【図６ａ】図２aのものと類似する互いに対向するセンサーの1セットを示す斜視図であるが、ここではシートの厚みをより正確に測定するため、２つのセンサー中に気体軸受の高さを測定するため、磁気距離測定システム並びに光学システムを具備させた状態を示す図。
【図６ｂ】図６aに示す他の実施例の対向する一対のセンサーを示す一部切欠正面図。
【図７ａ】図２aのものと類似する互いに対向するセンサーの1セットを示す斜視図であるが、ここではシート表面の光沢性を測定するため、各ヘッド中に光学的測定システムを具備させた状態を示す図。
【図７ｂ】図７aに示す他の実施例の対向する一対のセンサーを示す一部切欠正面図。
【符号の説明】
【００５４】
W        ウェブ
10       検知システム
14       第1のセンサー
16       第2のセンサー
14a,16a  平坦面
22       第1の気体軸受
24       第2の気体軸受
26       磁石
25a,25n  磁石
27a,27n  磁石
30       アクチュエータ/リトラクター
32       シリンダー
40       バネ
44，45   距離検知素子
46、47   誘導コイル
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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