(57)【要約】工業用ロール（２０）は、外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェル（２２）と、シェル外面を周方向に覆うポリマーカバー（２４）と、検出システム（２６）とを備えている。検出システム（２６）は、カバー（２４）内に埋設され、ロール（２０）の操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサ（３０）と、複数のセンサ（３０）に直列に接続され、かつ複数のセンサ（３０）の間に延在する信号搬送部材（２８）を備える。信号搬送部材（２８）は、シェル（２２）の外面の上の螺旋経路に追従し、シェル外面の１回以上の回転分にわたって延在する。好ましくは、信号搬送部材（２８）の中間部分は、隣接するセンサ（３０）間において、ロール（２０）の少なくとも１回以上の回転分にわたって延在する。
2005539179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業用ロールであって、
外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェルと、
前記シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーと、
検出システムと
を備え、前記検出システムは、
前記カバーに埋設され、前記ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、
前記複数のセンサに直列に接続され、かつ前記複数のセンサの間に延在する信号搬送部材であって、前記シェルの前記外面の上の螺旋経路に追従し、前記シェル外面の１回以上の回転分にわたって延在する信号搬送部材と
を備えることを特徴とする工業用ロール。
【請求項２】
隣接するセンサ間に延在する前記信号搬送部材の中間部分は、前記シェル外面の少なくとも１回転分にわたって延在することを特徴とする請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項３】
前記検出システムは、前記信号搬送部材と操作可能に関連するプロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、それによって搬送された操作パラメータを代表する信号を処理することを特徴とする請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項４】
前記シェルは、前記信号搬送部材が追従する前記螺旋経路と一致する螺旋溝を備え、前記信号搬送部材は、前記螺旋溝内に位置することを特徴とする請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項５】
前記シェルは、金属材料によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項６】
前記カバーと前記シェルは、前記カバーの外面から前記シェルの内腔内に延在する複数の貫通穴を備え、前記内腔は、前記カバー外面の外側の環境と流体連通することを特徴とする請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項７】
前記複数のセンサの１つの上に配置される少なくとも１つの盲ドリル穴をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の工業用ロール。
【請求項８】
前記複数のセンサの少なくとも１つは、前記信号搬送部材に沿って、かつ前記信号搬送部材に対して相対的に滑るように構成されることを特徴とする請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項９】
前記シェル口腔内に配置される吸引ボックスをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の工業用ロール。
【請求項１０】
前記信号搬送部材は、光ファイバーであることを特徴とする請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項１１】
工業用ロールであって、
外面と内腔を有する実質的に円筒のシェルと、
前記シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーであって、螺旋経路が追従する内溝を備えるポリマーカバーと、
検出システムと
を備え、前記検出システムは、
前記カバー内に埋設され、前記ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、
前記複数のセンサに直列に接続され、かつ前記複数のセンサの間に延在する信号搬送部材であって、前記カバー内の前記螺旋経路に位置し、かつ前記螺旋経路に追従する信号搬送部材と
を備えることを特徴とする工業用ロール。
【請求項１２】
前記検出システムは、前記信号搬送部材と操作可能に関連するプロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、それによって搬送された操作パラメータを代表する信号を処理することを特徴とする請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１３】
前記シェルは、金属材料によって形成されることを特徴とする請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１４】
前記カバーと前記シェルは、前記カバーの外面から前記シェルの内腔内に延在する複数の貫通穴を備え、前記内腔は、前記カバー外面の外側の環境と流体連通することを特徴とする請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１５】
前記複数のセンサの１つの上に配置される少なくとも１つの盲ドリル穴をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の工業用ロール。
【請求項１６】
前記複数のセンサの少なくとも１つは、前記信号搬送部材に沿って、かつ前記信号搬送部材に対して相対的に滑るように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１７】
前記シェル口腔内に配置される吸引ボックスをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の工業用ロール。
【請求項１８】
前記カバーは基層を備え、前記溝は前記基層の外面に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１９】
前記信号搬送部材は、光ファイバーであることを特徴とする請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項２０】
工業用ロールであって、
外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェルと、
前記シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーと、
検出システムと
を備え、前記検出システムは、
前記カバー内に埋設され、前記ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、
前記複数のセンサに直列に接続され、かつ前記複数のセンサの間に延在する信号搬送部材と
を備え、
前記複数のセンサの少なくとも１つは、前記信号搬送部材に沿って、かつ前記信号搬送部材に対して相対的に滑るように構成される
ことを特徴とする工業用ロール。
【請求項２１】
前記検出システムは、前記信号搬送部材と操作可能に関連するプロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、それによって搬送された操作パラメータを代表する信号を処理することを特徴とする請求項２０に記載の工業用ロール。
【請求項２２】
前記シェルは、金属材料によって形成されることを特徴とする請求項２０に記載の工業用ロール。
【請求項２３】
前記カバーと前記シェルは、前記カバーの外面から前記シェルの内腔内に延在する複数の貫通穴を備え、前記内腔は、前記カバー外面の外側の環境と流体連通することを特徴とする請求項２０に記載の工業用ロール。
【請求項２４】
前記複数のセンサの１つの上に配置される少なくとも１つの盲ドリル穴をさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の工業用ロール。
【請求項２５】
前記シェル口腔内に配置される吸引ボックスをさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の工業用ロール。
【請求項２６】
前記信号搬送部材は、光ファイバーであることを特徴とする請求項２０に記載の工業用ロール。
【請求項２７】
工業用ロールであって、
外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェルと、
前記シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーであって、前記カバーと前記シェルは、前記カバーの外面から前記シェル口腔に延在する複数の貫通穴を備え、前記口腔は前記カバー外面の外側の環境と流体連通するようなポリマーカバーと、
検出システムと
を備え、前記検出システムは、
前記カバー内に埋設され、前記ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、
前記複数のセンサに直列に接続され、かつ前記複数のセンサの間に延在する信号搬送部材であって、前記シェルの外面の上の螺旋経路に追従する信号搬送部材と
を備え、
前記カバーは、前記複数のセンサの１つの上に配置される少なくとも１つの盲ドリル穴をさらに備える
ことを特徴とする工業用ロール。
【請求項２８】
前記検出システムは、前記信号搬送部材と操作可能に関連するプロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、それによって搬送された操作パラメータを代表する信号を処理することを特徴とする請求項２７に記載の工業用ロール。
【請求項２９】
前記シェルは、金属材料によって形成されることを特徴とする請求項２７に記載の工業用ロール。
【請求項３０】
前記シェル口腔内に配置される吸引ボックスをさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載の工業用ロール。
【請求項３１】
工業用吸引ロール上のセンサの軸方向位置および周方向位置を計算する方法において、
入力変数として、（ａ）前記ロールの直径および円周の１つと、（ｂ）前記工業用ロールの穴パターンと前記ロールの長軸と直交する面とによって確定される角度を与えるステップと、
センサの軸方向位置または周方向位置の１つの値を選択するステップと、
前記センサの前記軸方向位置または周方向位置の他方を、前記ロールの直径または円周、穴パターンの角度、および軸方向位置または周方向位置の値に基づいて、決定するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記ロールの前記穴パターンの角度は、前記穴パターンのフレームに基づいて決定され、ドリル間隔、前記ロールの円周におけるフレームの数、および斜めの穴列を軸方向において１つのドリル間隔の距離だけ移動させるのに必要なフレームの数が、入力変数として用いられることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記軸方向位置および周方向位置は、以下の式、
α＝（Ｂ／Ｎ）（ｚ／ｄ）
但し、
α＝ロール上の角度位置、
ｚ＝ロール上の軸方向位置、
ｄ＝ドリル間隔
Ｎ＝ロールの円周におけるフレームの数（これは全数）、および
Ｂ＝斜めの穴列を軸方向において１つのドリル間隔の距離だけ移動させるのに必要なフレームの数
によって、関連付けられることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記軸方向位置および周方向位置は、以下の式、
ａ＝Ｘｄπ（ｔａｎθ）
但し、
ＦＬ＝原点からセンサ位置までのファイバー長さ、
ａ＝原点からセンサ位置までの軸方向距離、
ｄ＝ロールの直径、
Ｘ＝ロールの円周に巻かれたファイバーの巻数、
θ＝ロールの軸を通る面に対する吸引穴パターンによって確定される角度
によって、関連付けられることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に工業用ロールに関し、さらに詳細には、製紙用のロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒ロールは、多くの工業用用途、特に製紙に関する用途に利用される。このようなロールは、典型的には、高動的負荷や高温度、および侵襲性、すなわち、腐食性の化学薬品に晒され得る要求の厳しい環境において用いられる。一例として、典型的な製紙工場において、ロールは、繊維ウエブシートを処理ステーション間で移送するために用いられるのみならず、加圧部やカレンダーロールの場合、ウエブシート自身を紙に処理するためにも用いられる。
【０００３】
製紙機械は、（加圧フェルトのような）ベルトおよび／または繊維ウエブから湿分を引き出すために、その機械内の種々の位置に配置される１つ以上の吸引ロールを備えていることがある。各吸引ロール、典型的には、半径方向に貫通する複数の穴を有するポリマーカバーによって被覆された金属シェルによって構成されている。真空圧が吸引ロールシェルの内部に配置された吸引ボックスによって付加される。水は、半径方向に延在する穴から引き出され、吸引区域から外に出た後、穴から遠心力によって飛ばされるか、または適切な導管または配管を通して吸引ロールシェルの内部から運び出される。これらの穴は、典型的には、一度に多数の穴列を形成する多重刃ドリル（例えば、一度に５０個の整列した穴を形成するドリルであるとよい）によって、格子パターンに形成される。多くの格子ターンにおいて、穴は、それらの穴の列と行がロールの長軸に対して傾斜するように、配列される。
【０００４】
製紙ウエブが製紙機械内に運ばれると、その製紙ウエブは圧力プロファイルを受けることを理解することが、極めて重要である。圧力の変動は、ウエブから引き出される水の量に影響を及ぼし、最終的なシートの湿分、厚み、および他の性質に悪影響を与える傾向がある。従って、吸引ロールによって付加される圧力の大きさは、製紙機械によって製造される紙の品質に影響を及ぼす。
【０００５】
吸引ロールの他の性質も重要である。例えば、機械を横切る方向においてロールカバーが受ける応力や歪は、そのカバーの耐久性および寸法安定性についての情報をもたらし得る。さらに、ロールの温度プロファイルは、カバーの問題となる領域を識別するのを補助し得る。
【０００６】
工業用ロールのカバー内に圧力および／温度センサを備えることが知られている。例えば、モシェル（Moschel）らに付与された米国特許第５，６９９，７２９号明細書は、ロールのポリマーカバーに埋設された複数の圧力センサを備える螺旋状に配置されたファイバーを有するロールを記載している。しかし、この形式の吸引ロールは、従来のロールにはない技術的な難問を提示している。例えば、吸引ロールの穴パターンは、十分な密度を有するように、普通に設計されているので、穴の一部がセンサの部分に重なる。従来、センサとそれに伴うファイバーは、ポリマーカバーの塗膜の前に金属シェルに設けられ、そのカバーの塗膜と硬化の後、吸引穴が穿孔される。従って、従来の方法によって、カバーに穴穿孔すると、殆ど確実に、センサを損傷させ、光ファイバーをも損傷させ得る。また、カバーの硬化中に、ポリマー材料がコアの方にわずかに移行し、ファイバーとセンサの位置を変位させることも頻繁に生じる。従って、ファイバーとセンサの位置を、常に、カバーの下に正確に決めることができず、このコアの移行によって、センサまたはケーブルが穴の直下の位置に移動することもある。さらに、通常の光ファイバーは、適切な性能を得るために、比較的高い最小曲げ半径を有している。従って、光ファイバーをロール内において予想される穴の間に織込むと、そのファイバー内に許容できない光伝達が生じることがある。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、吸引ロールと共に用いられ得る工業用ロールのための検出システムを対象としている。第１態様として、本発明は、外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェルと、シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーと、検出システムを備える工業用ロールを提示する。この検出システムは、カバーに埋設され、ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、複数のセンサに直列に接続され、かつ複数のセンサの間に延在する信号搬送部材とを備えている。この信号搬送部材は、シェルの外面の上の螺旋経路に追従し、隣接するセンサ間において、シェル外面の１回以上の回転分にわたって延在する（好ましくは、信号搬送部材の中間部分は、隣接するセンサ間において、ロールの１回以上の回転分にわたって延在する）。
【０００８】
第２態様として、本発明は、工業用ロールであって、外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェルと、シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーであって、螺旋経路を画成する内溝を備えるポリマーカバーと、検出システムとを備え、該検出システムは、カバー内に埋設され、ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、複数のセンサに直列に接続され、かつ複数のセンサの間に延在する信号搬送部材とを備えるような工業ロールを提示する。ここで、この信号搬送部材は、溝内に位置し、シェル外面の螺旋経路に追従する。
【０００９】
第３態様として、本発明は、工業用ロールであって、外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェルと、シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーと、検出システムとを備え、該検出システムは、カバー内に埋設され、ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、複数のセンサに直列に接続され、かつ複数のセンサの間に延在する信号搬送部材とを備えるような工業用ロールを提示する。ここで、複数のセンサの少なくとも１つは、信号搬送部材に沿って、かつ信号搬送部材に対して相対的に滑るように構成される。
【００１０】
第４態様として、本発明は、工業用ロールであって、外面と内腔を有する実質的に円筒状のシェルと、シェル外面を周方向に覆うポリマーカバーであって、カバーとシェルは、カバーの外面からシェル口腔に延在する複数の貫通穴を備え、口腔はカバー外面の外側の環境と流体連通するようなポリマーカバーと、検出システムとを備え、該検出システムは、カバーに埋設され、ロールの操作パラメータを検知するように構成される複数のセンサと、複数のセンサに直列に接続され、かつ複数のセンサの間に延在する信号搬送部材であって、シェルの外面の上の螺旋経路に追従する信号搬送部材とを備えるような工業用ロールを提示する。ここで、カバーは、複数のセンサの１つの上に配置される少なくとも１つの盲ドリル穴をさらに備える。
【００１１】
第５態様として、本発明は、工業用吸引ロール上のセンサの軸方向位置および周方向位置を計算する方法を提示する。この方法は、入力変数として、（ａ）ロールの直径および円周の１つと、（ｂ）工業用ロールの穴パターンとロールの長軸に直交する面とによって確定される角度を与えるステップと、センサの軸方向位置と周方向位置の１つの値を選択するステップと、センサの軸方向位置または周方向位置の他方を、ロールの直径または円周、穴パターンの角度、および軸方向位置または周方向位置の値に基づいて、決定するステップとを備える。
【００１２】
本発明のこれらの態様（およびそれ以外の態様）の各々によれば、吸引ロールカバー内の検出システムの使用を容易にし、先行技術による検出システムによって提示された問題の一部を克服することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図示される本発明の好ましい実施形態に基づいて、本発明をさらに十分に説明する。しかし、本発明は異なる形態で実施されてもよく、ここに述べる実施形態に制限されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示内容が綿密かつ完全で、本発明の範囲を当業者に十分に知らしめるために、提供される。図面の全体にわたって、同じ番号は同じ要素を示す。明瞭にするために、構成要素によっては、それらの厚みと寸法を誇張している場合がある。
【００１４】
図面について、説明する。図１には、２０で総称的に示される吸引ロールが示されている。吸引ロール２０は、中空の円筒シェルまたはコア２２（図２を参照）と、シェル２２を取り囲む（典型的には、１つ以上のポリマー材料から形成される）カバー２４とを備えている。圧力、温度、またはいくつかの他の関心のある操作パラメータを検出するための検出システム２６は、螺旋状の光ファイバー２８と、複数のセンサ３０を備えている。光ファイバー２８とセンサ３０は、各々、カバー２４に埋設されている。検出システム２６は、センサ３０によって生成される信号を処理するプロセッサ３２も備えている。
【００１５】
シェル２２は、典型的には、ステンレス鋼または青銅のような耐食性の金属材料から形成される。吸引ボックス（図示せず）が、典型的には、シェル２２の口腔内に位置し、シェル２２とカバー２４の穴を通して、負圧（すなわち、吸引力）を作用させる。典型的には、シェル２２は、後で貫通穴８２と盲ドリル穴８４に位置合わせされる貫通穴をすでに備えている。典型的なシェルと吸引ボックスの組合せは、ウットネン（Huttunen）に付与された米国特許第６，３５８，３７０号明細書に図示され、かつ説明されている。この開示内容は、その全体がここに含まれるものとする。
【００１６】
カバー２４は、どのような形態を取ることもでき、また吸引ロールと共に好適に用いられることが当業者によって認められているどのようなポリマー材料および／またはエラストマー材料から形成することもできる。典型的な材料として、天然ゴム、ネオプレン、スチレンーブタジエン（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、（「ＣＳＰＥ」、また、ＨＹＰＡＬＯＮの商品名でも知られている）クロロスルホン化ポリエチレン、（エチレンーポロピレン・ジエンモノマーから形成されるエチレンープロピレンターポリマーに名前が由来している）ＥＤＰＭのような合成ラバー、エポキシ、およびポリウレタンが挙げられる。多くの場合、カバー２４は、多層を備えている（図２と図７は、別個の基層４２と最上ストック層７０の塗膜を示している。基層４２と最上ストック層７０との間の「接続」層のような付加的な層、およびシェル２２と基層４２との間の接着層が含まれてもよい）。カバー２４は、強化・充填材料および添加物などを含んでもよい。典型的な添加材料は、ステフェンズ（Stephens）に付与された米国特許第６，３２８，６８１号明細書およびジョーンズ（Jones）に付与された米国特許第６，３７５，６０２号明細書において検討されている。これらの開示内容は、それらの全体がここに含まれるものとする。
【００１７】
カバー２４は、（貫通穴８２と盲ドリル穴８４を含む）穴パターンを有している。これらの穴パターンは、吸引ロールと共に従来から用いられている穴パターン、またはロール２０を覆って走行する製紙機のフェルトまたは繊維および／または紙ウエブに、吸引力を作用させるのに適すると認められている穴パターンのいずれであってもよい。図９には、１つの典型的な穴パターンの基本的な繰返しユニット８６が示されている。この繰返しユニット８６は、パターンの高さ、すなわち、周方向拡がりを表すフレーム８８（この寸法は典型的には約０．５から１．５インチ(１２．７〜３８．１ミリ)）と、パターンの幅、すなわち、軸方向の拡がりを表すドリル間隔９０とによって、規定される。典型的には、穴８２および８４の列は、ロール２０の長軸と直交する面に対する角度θ（典型的には、約５°から２０°の間）が定められている。
【００１８】
図１に戻って、検出システム２６の光ファイバー２８は、吸引ロール内における光信号経路に適していると当業者によって認められているどのような光ファイバーであってもよい。あるいは、電気ケーブルのような他の信号搬送部材が用いられてもよい。センサ３０は、関心のある操作パラメータ（例えば、応力、歪、または温度）を検出するのに適していると当業者によって認められているどのような形態を取ることもできる。前述したように、センサ３０は、光ファイバー２８に沿って、（少なくとも短い距離だけ）滑ることができるような構成を有すると、好ましい。典型的なファイバーとセンサは、モシェル（Moschel）らに付与された米国特許第５，６９９，７２９号明細書および米国特許出願第０９／４８９，７６８号明細書において、検討されている。これらの内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。
【００１９】
プロセッサ３２は、典型的には、センサ３０からの信号を、有用でかつ容易に理解できる情報に処理することができる製紙工場の分配制御システムのようなパーソナルコンピュータまたは類似のデータ変換装置である。データＲＦ信号伝達のような無線通信モードを用いて、データをセンサ３０からプロセスユニット３２まで伝達させると、好ましい。他の代替的構成として、信号をセンサ３０からプロセッサ３２に伝達することができるスリップリングコネクタが挙げられる。適切な典型的プロセスユニットは、ムーア（Moore）に付与された米国特許第５，５６２，０２７号明細書および米国特許出願第０９／８７２，５８４号明細書において、検討されている。これらの開示内容は、それらの全体がここに含まれるものとする。
【００２０】
吸引ロール２０は、以下に説明する図２〜図９に示される方法によって、製造することができる。この方法において、まず、シェル２２を、（基層４２のような）カバー２４の一部によって被覆する。図２に示されるように、基層４２は、押出ノズル４０によって、塗膜することができる。しかし、基層４２は、当業者に知られている他の技術によって、塗膜してもよい。また、当業者であれば、以下に説明する図３〜図６に示されるステップは、基層４２に対して実施されるが、（接続層のような）カバー２４の他の内層が光ファイバー２８とセンサ３０に対する下地面として用いられてもよい、ことが理解されるだろう。
【００２１】
図３を参照するに、カバー２４の基層４２に、例えば、多重刃ドリル４６によって、刻み目を付けるか、または他のマークを付ける。得られる刻み目マーク４４は、最終的にロール２０に形成される所望の穴８２および８４のパターンに対応する。刻み目マーク４６は、穴が最終的に形成される場所を示すために、肉眼で十分に見える深さにするべきであるが、それ以上深くする必要はない。
【００２２】
図４を参照するに、連続的な螺旋溝５０を、この図で示される旋盤５２のような切削装置によって、基層４２に切り込む。この溝５０は、刻み目マーク４４間において、約０．０１０インチ（０．２５４ミリ）の深さに形成される（光ファイバー２８をそこに保持するのに十分な深さにするべきである）。さらに、この溝５０は、基層４２の外面の完全な一回転分よりも長くするべきである。いくつかの実施形態において、溝５０は、穴８２および８４によって定められる角度θで傾斜して形成され、穴の列の間に配置される。殆どの実施形態において、角度θは、溝５０が基層４２を複数回取り巻くように設定される。例えば、２４０インチ（６０９６ミリ）の長さと３６インチ（９１４．４ミリ）の直径を有するロールの場合、角度θは１０°で、溝５０はロールの端から端にわたって１２回取り巻く。
【００２３】
図５を参照するに、溝５０を基層４２内に形成したあと、センサシステム２６の光ファイバー２８とセンサ３０を設置する。光ファイバー２８を溝５０内に螺旋状に巻き、センサ３０を所望の位置に近接して配置する。ファイバー２８は、溝５０内に保持され、横方向の移動が防がれる。
【００２４】
センサ３０の位置を、基層４２上の正確な場所に向けて、わずかに移行させることが望ましい。光ファイバー２８は、溝５０内に保持され、その相対的な非たわみ性（すなわち、比較的高い曲げ半径になると破断することがある）によって、センサ３０を位置決めするためにファイバー２８の一部が溝から外に曲がるのを妨げているので、いくつかの実施形態において、センサ３０は、ファイバー２８に沿って、短い距離だけ自由に滑るようにされるとよい。図６に、１つの典型的な設計が示されている。この図でわかるように、センサ３０は、ジグザグに配置された（典型的には、ガラスまたはナイロンから形成される）複数の曲げ要素６０を備えている。ファイバー２８をこれらの曲げ要素６０間を縫うように通すことによって、一連の差込み凹凸６２が形成される。この点に関して、センサ３０は、前述の米国特許出願第０９／４８９，７６８号明細書に記載されているセンサに類似している。このセンサは、典型的には、曲げ要素６０と凹凸６２との間の間隙を充填し、それらの間の位置関係を保持するエポキシまたは他の充填材料６３によって組み立てられる（すなわち、充填材料は、凹凸６２を曲げ要素６０と整合させて維持し、かつ曲げ要素６０を互いに直線状に保持する。本発明のセンサ３０において、曲げ要素６０と凹凸６２との間の空間を充填するのにエポキシまたは他の材料を用いるが、このような充填材料は凹凸６２に接合せず、（典型的には、共通基板６４に取り付けられる）曲げ要素６０がファイバー６２に沿って滑ることを可能とすることが好ましい。これは、例えば、ファイバー２８に化学的に接合しない（エポキシのような）充填材料を選択するか、または充填材料がファイバー２８と接合するのを妨げる（離型剤のような）被膜によってファイバー２８を覆うことによって、達成される。このような滑動可能な構成によって、不都合な曲げによってファイバー２８に過剰な応力を与えずに、センサ３０の位置を、所望の正確な位置に向けて、ファイバー２８に対して相対的に調整することができる。
【００２５】
センサ３０を所望の位置に配置したあと、それらをその場所において付着することができる。これは、当業者に知られているどのような技術によって、行なわれてもよい。典型的な技術は、接着剤による接合である。
【００２６】
図７を参照するに、センサ３０とファイバー２８を配置し、基層４２に固着したあと、カバー４２の残りを塗膜する。図７は、押出ノズル７２によって、最上ストック層７０を塗膜する状態を示している。当業者であれば、最上ストック層７０の塗膜を、そのような塗膜に適していると認められているどのような技術によっても行なうことができることが理解されるだろう。前述したように、本発明は、基層と最上ストック層のみを備えるカバーを有するロールに加えて、付加的な中間層を有するカバーを有するロールを備えることも意図している。最上層７０の塗膜に続いて、その最上層７０の硬化を行なう。この技術は当業者にとって公知であり、ここでは詳細に説明しない。
【００２７】
図８を参照するに、最上ストック層７０を硬化したあと、貫通穴８２と盲ドリル穴８４をカバー２４に形成する。貫通穴８２が予めシェル２２に形成されていない場合、貫通穴８２をシェル２２にも形成する。貫通穴８２は、当業者に知られているどのような技術によっても形成することができるが、好ましくは、多重刃ドリルで形成されるとよい（典型的なドリルは、イタリア、ポルデノン（Pordenone）のサフォプ（Safop）社から市販されているドリルマティク（DRILLMATIC）マシーンである）。センサ３０の場所の上に貫通穴８２を穿孔しないように注意すべきであり、その代わりに、盲ドリル穴８４をこれらの場所に穿孔することができる。
【００２８】
ここでの穴パターンは、光ファイバー２８（および、溝５０）が追従し得る経路を確定するので、ロールによっては、センサ３０の従来の配置（すなわち、軸方向および周方向に均一に離間され、かつ単一の螺旋配置）が適用できないことがある。従って、特定のロールに対して、どの軸方向位置および周方向位置が利用可能であるかを決定しなければならない。センサの位置決めに影響を及ぼす変数として、ロールの寸法（長さ、直径、および／または円周）と、穴パターンによって確定される角度θが挙げられる。具体的に、これらの変数の間の関係は、以下に述べる方法によって、表すことができる。
【００２９】
ロール上の原点から特定の軸方向位置と周方向位置とに延在する長さは、直角三角形の斜辺としてモデル化することができる。この直角三角形において、軸方向位置は三角形の高さになり、ファイバーが進む全周方向距離は三角形の底辺になる（図１０を参照）。この関係は、以下のように表される。
ｓｉｎθ＝ａ／ＦＬ                                        式１
ｃｏｓθ＝Ｘｄπ／ＦＬ                                    式２
但し、
ＦＬ＝原点からセンサ位置までのファイバー長さ、
ａ＝原点からセンサ位置までの軸方向距離、
ｄ＝ロールの直径
Ｘ＝ロールの円周に巻かれるファイバーの巻数、および
θ＝ロールの軸を通る面に対する吸引穴パターンによって確定される角度
【００３０】
式１および２をＦＬに対して解くと、以下の式が得られる。
Ｘｄπ／ｃｏｓθ＝ａ／ｓｉｎθ                            式３
【００３１】
（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）はｔａｎθとして簡素化できるので、この式は以下のように解かれる。
ａ＝Ｘｄπ（ｔａｎθ）                                    式４
【００３２】
従って、任意の軸方向位置ａに対して、（３６０を掛けることによって度（°）に変換され得る巻数で表される）対応する周方向位置を計算することができる。逆に、所定の周方向位置から軸方向位置を計算することができる。
【００３３】
吸引ロールにおいて用いられるいくつかの実際的な測定値を用いて、軸方向位置および周方向位置を計算するための代替的方法を用いることもできる。所定の穴パターンを有する特定ロールに対して、以下の変数が与えられる。
α＝ロール上の角度位置、
ｚ＝ロール上の軸方向位置、
ｄ＝ドリル間隔、
Ｎ＝ロールの円周におけるフレームの数（これは全数）、
Ｂ＝斜めの穴列が軸方向において１つのドリル間隔の距離だけ移動するのに必要なフレームの数
【００３４】
穿孔されたロール上のドリルパターンに追従する光ファイバー２８の場合、
α＝（Ｂ／Ｎ）（ｚ／ｄ）                                  式５
αは巻数で与えられる（ここでも、αに３６０°を掛けることによって、度（°）を単位とする角度位置が得られる）。従って、直径によって確定される所定の穿孔されたロールに対して、その長さと穴パターンＢ、Ｎ、およびｄが定まる。従って、所定の軸方向位置に対して、周方向位置を計算することができる。あるいは、所定の周方向位置に対して、軸方向位置を計算することができる。
【００３５】
当業者であれば、軸方向位置および周方向位置を計算する前述の方法は、例示された変数と異なる種類の変数を用いて、なされてもよく、また、ロールの直径および／または円周、およびファイバーが螺旋状に延在する角度を考慮する他の形態が用いられてもよいことが、認識されるだろう。
【００３６】
いくつかの実施形態において、上記の計算をコンピュータプログラムによって行なうことができる。このコンピュータプログラムは、前述した種類のデータ入力を受信し、そのようなデータを用いて、センサの軸方向位置および周方向位置を計算するように設計かつ構成されている。図１１には、このようなプログラムが例示されている。最初のステップとして、ロールの構成（典型的には、ロールの直径または円周の１つ）と穴パターンの角度（典型的には、角度そのもの、またはドリル間隔と、円周を一巻きするのに必要なフレームの数およびパターンを１つのドリル間隔だけ移動させるのに必要なフレームの数のような同様の特性のいずれか）に関する入力変数を与える。次いで、周方向位置または軸方向位置の１つを選定する。その後、コンピュータプログラムによって、センサの周方向位置または軸方向位置の他方を決定する。この情報は、軸方向位置および周方向位置がロールに用いるのに適しているかどうかを決定するのに、用いることができる。
【００３７】
本発明は、方法、データ処理システム、および／またはコンピュータプログラム製品として実施されてもよいが、本発明は、完全なハードウエア実施形態、完全なソフトウエア実施形態、またはソフトウエアおよびハードウエアの態様を組合せた実施形態であってもよい。さらに、本発明は、コンピュータが使用可能な記憶媒体に保存されるコンピュータプログラム製品の形態を取ってもよい。このコンピュータプログラム製品は、記憶媒体内において実行されるコンピュータが使用可能なプログラムコードを有する。いかなる好適なコンピュータ読取可能媒体、例えば、限定はしないが、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光学記憶装置、および磁気記憶装置を含む媒体が利用されてもよい。
【００３８】
本発明の操作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、ＪＡＶＡ（登録商標）、スモールトーク（Samlltalk)、またはシープラスプラス（Ｃ＋＋）のようなオブジェクト指向プログラミング言語で書き込まれるとよい。また、本発明の操作を実行するためのコンピュータプログラムは、「シー（Ｃ）］のような従来の手続きプログラミング言語または種々の他のプログラミング言語で書き込まれてもよい。本発明のソフトウエア実施形態は、特定のプログラミング言語を用いる実行に依存することはない。さらに、コンピュータプログラムコードの一部を、１つ以上のデータ処理システムで完全に実行するようにしてもよい。
【００３９】
本発明の実施形態による方法のブロック図および／またはフローチャート例、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品に関して、本発明を説明したが、ブロック図および／またはフローチャート例の各ブロック、およびブロック図および／またはフローチャート例のブロックの組合せは、コンピュータプログラムの命令によって実施することができる。これらのコンピュータプログラムの命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプラグラム化可能なデータ処理装置のプロセッサに対して与えられるとよい。この場合、そのコンピュータまたは他のプログラム化可能な処理装置のプロセッサを介して実行される命令がブロック図および／またはフローチャート例の１つまたは多数のブロックにおいて特定される機能を実施する手段をなすようなコンピュータマシーンが得られる。
【００４０】
これらのプログラム命令は、コンピュータ読取可能メモリに記憶されて、コンピュータまたは他のプログラム化可能なデータ処理装置に特定の機能を果たすように命令するようにされてもよい。この場合、コンピュータ読取可能なメモリに記憶された命令によって、ブロック図および／またはフローチャート例の１つまたは多数のブロックにおいて特定される機能を実行する命令手段を含む製品が得られる。
【００４１】
上記のコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム化可能なデータ処理装置に、一連の操作ステップがそのコンピュータまたは他のプログラム化可能な装置によって実行されるように、ロードされてもよい。この場合、そのコンピュータまたは他のプログラム化可能な装置において実行される命令がブロック図および／またはフローチャート例の１つまたは多数のブロックにおいて特定される機能を実施するステップをもたらすようなコンピュータ実行可能プロセスが得られる。
【００４２】
本発明のいくつかの代替的実施形態において、ブロック内において示される機能は、図に示される順序以外で果たされてもよい。例えば、連続的に示される２つのブロックが実際には実質的に同時に実施されてもよいし、それらのブロックは、場合によっては、含まれる機能性に依存して、逆の順序で実施されてもよい。さらに、本発明のある実施形態、例えば、オブジェクト指向プログラミングの実施形態において、フローチャートの一連の特質は、操作および／または機能が並列的または連続的に実行され得るオブジェクトモデルによって、置き換えられてもよい。
【００４３】
前述の式を、以下の実施例によって、実証することができる。
【実施例】
【００４４】
この実施例において、ロールは表１に示される寸法を有し、穴パターンは図９に示されるものと、仮定する。
【００４５】
【表１】
2005539179.tif 000003
【００４６】
これらの直径とフレームの測定値によって、前述の変数Ｎは１５６であり、図９の穴パターンの場合、変数Ｂは９である、ことがわかる。従って、このロールの場合、式５から以下の式が得られる。
α＝０．０４１ｚ                                          式６
【００４７】
次いで、この式を用いて、センサの軸方向座標および周方向座標を計算することができる。
【００４８】
もし周間隔が典型的なロールと同じように維持される場合（通常、３６０°円周にわたって２１個のセンサ、すなわち、センサ間において約１７．１４°）、周方向位置および軸方向位置の組を計算することができる（表２）。
【００４９】
【表２】
2005539179.tif 000004
【００５０】
「合計角度」の計算から、各順次の軸方向位置に対して、その合計角度がロールの完全な一回転を単位として増加するのが分かる。この合計角度は、隣接するセンサ３０間においてロールに巻かれる光ファイバー２８の全ループに対応する。この実施例において、センサ３０はロール２０の全円周よりも小さい角度（わずかに約１５４°）の範囲にわたって配置されているので、ロール２０の周面のある部分はその下にセンサ３０を有していない。さらに、少ない数（最も多い個数は２１個であるが、それに対して、ここでは１０個）のセンサ３０が、ロール２０の長さに沿って、比較的均一に離間している。
【００５１】
従来ロールの周間隔を維持するよりはむしろ、従来の軸方向間隔である１１．９インチ（３０２．２６ミリ）を維持した場合、式２によって、表３に示される周方向位置が得られる。
【００５２】
【表３】
2005539179.tif 000005
【００５３】
この実施例では、全ての軸方向位置が条件を満足している。しかし、すべての角度位置が条件を満足してはいない。加えて、全ての角度位置は、周方向において順序通りに配置されていないので、センサの検出がより困難になる場合がある。
【００５４】
以上は、本発明の単なる例示であり、本発明を限定すると解釈されてはならない。本発明の例示的実施形態を説明したが、当業者であれば、本発明の新規の示唆および利点から実質的に逸脱することなく、多くの変更形態が上記の例示的実施形態に対して可能であることが容易に理解されるだろう。従って、そのような変形形態は、すべて、本発明の範囲内に包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の吸引ロールと検出システムの輪郭図である。
【図２】図１の吸引ロールの製造において形成されるシェルとカバーの基層の輪郭透視図である。
【図３】ドリルによって刻み目が付けられる状態を示す、図２のシェルとカバーの基層の輪郭透視図である。
【図４】図３のカバーの基層に旋盤によって形成される溝の輪郭透視図である。
【図５】図４に示されるようなカバーの基層に形成される溝内に配置される光ファイバーとセンサの拡大部分輪郭透視図である。
【図６】図５のセンサおよび光ファイバーの大きく拡大された側面断面図である。
【図７】図３および図５に示されるカバーの基層と、光ファイバーおよびセンサとの上に塗膜される最上ストック層の輪郭透視図である。
【図８】ドリルによって穿孔される状態を示す、図７に示される最上ストック層と図３に示されるシェルとカバーの基層の輪郭透視図である。
【図９】図１の吸引ロールの典型的な穴パターンの拡大上面図である。
【図１０】本発明によるセンサの軸方向位置および周方向位置を決定する方法のいくつかの実施形態に用いられる式の導出を示す概略図である。
【図１１】本発明の方法によるセンサの軸方向位置および周方向位置を決定するステップを説明するためのフローチャートである。
【図１】
2005539179.tif 000006
【図２】
2005539179.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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