(57)【要約】  スキャナーシステムにおける多数の欠陥モード、原因および不都合な動作状態は、上方および下方のセンサーヘッド内に配置された３軸加速度計によって検出される機械的なサインを表す。双方向的に駆動される移動検出装置の並進運動軸に沿う線形並進運動の間にシート材料の特性を検出するスキャニングシステムを監視するための診断システムは、スキャニングシステムの種々の構成要素によって発生される振動を測定し、かつ構成要素の動作状態を示す振動の信号を生成するよう構成された振動センサーを含む。振動の信号を、構成要素の動作モードへと相互相関させることで、スキャナー内の潜在的な問題の根源、位置および厳しさが識別される。２つのスキャナーを有するシステムにおいては、上方のスキャナーヘッド内の加速度計が、上方のキャリッジの運動に関連する動作を監視し、他方、下方のスキャナーヘッド内の加速度計が、下方のキャリッジの運動に関連する動作を監視する。【選択図】図３
2014520350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向的に駆動される移動検出装置の並進運動軸に沿う線形並進運動の間に材料のシート（１０６）の特性を検出するスキャニングシステム（２）を監視するための診断システムであって、前記診断システムが、
（ａ）監視されている前記スキャニングシステム（２）であって、
（ｉ）第１の方向に沿って延びる第１の細長い部材（４）であって、その上に設けられた第１のキャリッジ（７０）を支持している、第１の細長い部材（４）と、
（ｉｉ）第１のセンサーヘッド（９８）を支持する前記設けられた第１のキャリッジ（７０）を、主なスキャン方向に沿って駆動するための手段（１１６）と、
を含むスキャニングシステム（２）と、
（ｂ）前記スキャニングシステム（２）の１つ以上の構成要素によって発生される振動を測定し、かつ前記１つ以上の構成要素の動作状態を示す振動の信号を生成するよう構成された振動センサー（１２８）と、
（ｃ）前記振動の信号を、前記スキャニングシステム（２）の前記１つ以上の構成要素の動作モードへと相互相関させるための手段（１５０）と、
を含む診断システム。
【請求項２】
請求項１に記載の診断システムであって、前記振動センサー（１２８）が、前記第１のセンサーヘッド（９８）内に配置された３軸加速度計を含む、診断システム。
【請求項３】
請求項２に記載の診断システムであって、前記加速度計が、前記第１のセンサーヘッド（９８）の外部に収容された、前記スキャニングシステム（２）の前記１つ以上の構成要素によって発生された振動を測定するよう構成されている、診断システム。
【請求項４】
請求項２に記載の診断システムであって、前記第１のセンサーヘッド（９８）が支持アッセンブリ（６０）によって前記第１のキャリッジ（７０）に取り付けられ、前記１つ以上の構成要素により発生された振動が前記支持アッセンブリ（６０）を通じて前記振動センサー（１２８）へと伝えられる、診断システム。
【請求項５】
請求項１に記載の診断システムであって、前記振動の信号を相互相関させるための手段（１５０）は、前記振動の信号を参照信号と比較して、前記１つ以上の構成要素の状態を判定する、診断システム。
【請求項６】
双方向的に駆動される移動検出装置の並進運動軸に沿う線形並進運動の間に材料のシート（１０６）の特性を検出するスキャニングシステム（２）の機械的状態を診断する方法であって、監視されている前記スキャニングシステム（２）が、（ｉ）第１の方向に沿って延びる第１の細長い部材（４）であってその上に設けられた第１のキャリッジ（７０）を支持している第１の細長い部材（４）と、（ｉｉ）第１のセンサーヘッド（９８）を支持する前記設けられた第１のキャリッジ（７０）を主なスキャン方向に沿って駆動するための手段（１１６）と、を含んでおり、前記方法が、
（ａ）前記スキャニングシステム（２）の１つ以上の構成要素の特性である振動のサインを、振動センサー（１２８）を用いて取得するステップと、
（ｂ）前記振動のサインを、前記スキャニングシステム（２）の前記１つ以上の構成要素の動作モードへと相互相関させるステップと、
を含む方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、（ｃ）検出された不具合を改善するための修正手段を開始するステップをさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、ステップ（ｂ）が、前記第１のキャリッジ（７０）の指向性の応答を決定するサブステップと、前記第１のキャリッジがホストコンピュータ（１５６）からの指令に従って運動しているかどうかを判定するサブステップとを含む、方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、前記スキャニングシステムが、（ｉｉｉ）前記第１の方向に平行な第２の方向に沿って延びる第２の細長い部材（６）であって、その上に設けられた第２のキャリッジ（９４）を支持している第２の細長い部材（６）と、（ｉｖ）第２のセンサーヘッド（１０２）を支持する前記第２のキャリッジ（９４）を駆動するための手段（１１６）と、を含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記振動センサー（１２８，１３８）が、（ｉ）前記第１のセンサーヘッド（９８）内に配置された第１の加速度計（１２８）を含み、前記第１の加速度計（１２８）は、前記第１のセンサーヘッド（９８）内に収容されていない、前記スキャニングシステム（２）の構成要素によって発生された振動を測定するよう構成されており、前記振動センサー（１２８，１３８）が、さらに、前記第２のセンサーヘッド（１０２）内に配置された第２の加速度計（１３８）を含み、前記第２の加速度計（１３８）は、前記第２のセンサーヘッド（１０２）内に収容されていない、前記スキャニングシステム（２）の構成要素によって発生された振動を測定するよう構成されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、全般的には連続的なシート材料の製造中にパラメータを決定するスキャナー測定システムに関し、より詳細には、スキャナーの動作状態を診断する際に機械的なサインを分析する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]シートの特性を「オンライン」で、すなわちシートを製造する機械の動作中にシートの特性を検出するために、種々のセンサーシステムが開発されてきた。連続的で平坦なシートを製造するプロセスのためのセンサーは、典型的には、移動している巻物状のシート材料を、製造中に横断またはスキャンするようなオンラインセンサーを有する、単一または２つの面のパッケージを使用している。２つのスキャナーがある場合、ヘッドまたはアッセンブリはスキャナーフレームシステムのビームに固定され、そのフレームシステムはシートの両側に亘って架かっており、センサーがクロス方向、すなわちシートの移動方向に対して垂直の方向において協調的に移動可能となるように、線形の案内トラックを有している。シート製造の動作に依るが、クロス方向の距離は、約１２メートル以上の範囲にも及ぶ可能性がある。たとえば紙の製造技術においては、オンラインセンサーは、シートの秤量、含水率および厚さなどのような変数を、製造中に検出する。その場合、構成要素の不具合、汚染物質の堆積または他の有害な動作状態を早期に警告するために、スキャナーフレームシステムの動作状態を監視する方法を提供することが所望される。スキャナーヘッドには、差分的なヘッドの変位の読取りを提供する、アラインメント（整合）またはヘッドの変位のセンサーが備えられている。しかし、そのような読取りは、ミスアラインメントの根源を明らかにすることがない。主な障害は、潜在的な欠陥モードが多数存在し、またそれら欠陥モードの原因がさらに多数存在するため、スキャニングフレームを個々の原因に対して装備することは、リソース的に無理があるという点である。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]本発明は、スキャナーシステムに係る多数の欠陥モード、原因および不都合な動作状態が機械的なサインを有し、そのサインは、監視されている機械構成要素から遠方に配置され得る加速度計を使用することで検出可能である、という実証に、部分的に基づいている。特に、上方および下方の各センサーヘッド内に３軸加速度計を追加することは、スキャナーの動作状況を診断する上で助けとなる。不都合な動作状況とその関連する機械的振動の根源には、たとえばスキャナーシステム内の破片の蓄積および／または異物の存在などが含まれる。キャリッジがその上を移動するトラックの上に汚染物質が堆積した場合には、キャリッジのローラーの運動が妨げられる。異物の存在は、スキャナーシステムのスキャナーヘッドや他の部品の、指向性の運動を混乱させる。本発明によれば、センサーヘッドと異物との衝突が検出可能となり、迅速に駆動システムを停止させることを必要とするような異常事態として対処され得る。同様に、たとえば突然の加速を引き起こすようなモーターの不具合も監視可能となり、適切なモーターの駆動調整が実現可能となる。
【０００４】
[0004]スキャナーシステムのビーム構造体における共振の振動は監視可能である。共振は、スキャナーシステムの上方または下方のビームおよび他の構造体内に位置することができ、共振の振動の発生が一旦検出されかつ共振周波数が決定された場合には、適切な再調整の操作が実行可能となる。同様の手法で、駆動機構の構成要素も監視できる。たとえば、駆動プーリーの偏心に関連する問題や駆動ベアリングやベルトに関連する問題が機械的なサインを生成し、それらは検出可能である。
【０００５】
[0005]本発明はまた、製造中に、スキャナーシステムが適切に組み立てられて来たことを確認するために使用することもできる。たとえば、モーターとエンコーダの配線やシステムパラメータなどは、ホスト制御コンピュータによって正確な動きが生み出されるように、正確に構成されなければならない。そのため、指向性のセットアッププロセスの一部として、スキャナーの動作方向は、加速度計の読取りによって独立的に監視可能である。
【０００６】
[0006]一態様において、本発明は、双方向的に駆動される移動検出装置の並進運動軸に沿う線形並進運動の間に材料のシートの特性を検出するスキャニングシステムを監視するための診断システムを対象とするものであり、前記診断システムは、
[0007]（ａ）監視されている前記スキャニングシステムであって、
[0008]（ｉ）第１の方向に沿って延びる第１の細長い部材であって、その上に設けられた第１のキャリッジを支持している、第１の細長い部材と、
[0009]（ｉｉ）第１のセンサーヘッドを支持する前記設けられた第１のキャリッジを、主なスキャン方向に沿って駆動するための手段と、を含むスキャニングシステムと、
[0010]（ｂ）前記スキャニングシステムの１つ以上の構成要素によって発生される振動を測定し、かつ前記１つ以上の構成要素の動作状態を示す振動の信号を生成するよう構成された振動センサーと、
[0011]（ｃ）前記振動の信号を、前記スキャニングシステムの前記１つ以上の構成要素の動作モードへと相互相関させるための手段と、を含む。
【０００７】
[0012]他の態様において、本発明は、双方向的に駆動される移動検出装置の並進運動軸に沿う線形並進運動の間に材料のシートの特性を検出するスキャニングシステムの機械的状態を診断する方法を対象とするものであり、監視されている前記スキャニングシステムが、（ｉ）第１の方向に沿って延びる第１の細長い部材であってその上に設けられた第１のキャリッジを支持している第１の細長い部材と、（ｉｉ）第１のセンサーヘッドを支持する前記設けられた第１のキャリッジを主なスキャニング方向に沿って駆動するための手段と、を含んでおり、前記方法は、
[0013]（ａ）前記スキャニングシステムの１つ以上の構成要素の特性である振動のサインを、振動センサーを用いて取得するステップと、
[0014]（ｂ）前記振動のサインを、前記スキャニングシステムの前記１つ以上の構成要素の動作モードへと相互相関させるステップと、を含む。
【０００８】
[0015]好ましい振動センサーは、機械的な振動を加速度の読取りへと変換するスキャナーヘッド内に配置された３軸加速度計である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0016]平行の上方および下方の支持ビームと駆動機構とを有する、スキャナーシステムの図である。
【図２】[0017]駆動機構のモーターを説明する、スキャナーシステムの側面図である。
【図３】[0018]上方および下方の支持ビームの断面図である。
【図４】[0019]１組のトラックの上に配置され、かつそこからセンサーヘッドが懸架されている、ローラーキャリッジを示す図である。
【図５】[0020]スキャニングシステムの上方および下方の構造のビームであって、各ビームが２つのセンサーヘッドのうちの各１つを支持するローラーキャリッジを支持している、ビームの側面図である。
【図６】[0021]３軸加速度計の動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0022]図１および図２は、スキャナーフレームシステム２であって、１組の直立のエンド部材８と１０に設けられた、上方および下方の支持ビーム４と６とを有している。関連する上方および下方の懸垂式のトラック３８と４４とは、上方および下方の支持ビーム４および６の下方の表面に、それぞれ固定されている。詳細には、一連となった上方の個別の垂直の支持構造体１２０が上方のトラック３８を支持し、一連となった下方の個別の垂直の支持構造体１４４が下方のトラック４４を支持している。以下のさらなる説明にあるように、各トラックは、センサーが設けられたローラーキャリッジがそれに沿って移動する経路を定義するものである。トラックは、垂直の支持構造体の間の区間に沿って撓む可能性がある。
【００１１】
[0023]上方の支持ビーム４には、複数の上方の固定された回転プーリー２０、２２および２４が取り付けられており、それらプーリーはビームに対してピンで固定されている。これら上方の固定された回転プーリーの各々は、好ましくはその外周部の回りに溝を有し、その溝は可撓性のケーブル３２を乗せるよう寸法取りされており、そのケーブルは、上方の固定された回転プーリーと駆動シャフト１１０の近位の端部１１２との回りに巻きかけられている。可撓性のケーブル３２は、上方のローラーキャリッジ（図示せず）に取り付けられた連結装置３６に接続されている。可撓性のケーブル３２は、十分な張力を持って取り付けられているため、ケーブルがエンド部材８と１０との間の主なスキャン方向に沿って前後進するときに、過度な緩みが防止でき、緊張状態を保持できる。
【００１２】
[0024]同様に、下方の支持ビーム６には、複数の下方の固定された回転プーリー２６、２８および３０が取り付けられており、それらプーリーはビームに対してピンで固定されている。これら下方の固定された回転プーリーの各々は、その外周部の回りに溝を有し、その溝は可撓性のケーブル４２を乗せるよう寸法取りされており、そのケーブルは、下方の固定された回転プーリーと駆動シャフト１１０の遠位の端部１１４との回りに巻きかけられている。可撓性のケーブル４２は、下方のローラーキャリッジ（図示せず）に取り付けられた連結装置４６に接続されている。
【００１３】
[0025]図１および図２にさらに示すように、ローラーキャリッジ（図示せず）のための共通の駆動機構１１６は、エンド部材８に設けられかつ従動シャフト１１８がそこから延びる、可逆の電気モーター１２を含み、従動シャフト１１８が従動プーリー１４を回転させる。ギヤベルト１８が、従動プーリー１４と駆動またはアイドラプーリー１６との上に巻きかけられており、アイドラプーリー１６の中心は駆動シャフト１１０に接続されている。可撓性のケーブル４２が、下方の固定された回転プーリー２８と駆動シャフト１１０の遠位の端部１１４との上に巻きかけられており、他方、可撓性ケーブル３２が、上方の固定された回転プーリー２２と駆動シャフト１１０の近位の端部１１２との上に巻きかけられている。駆動シャフト１１０の近位の端部１１２と遠位の端部１１４との直径同士が同一であるため、可撓性のケーブル３２と４２が、端部１１２と１１４に対して係合することによって、モーター１２は、各可撓性ケーブルにかかる同一量のトルクを発生させることができる。このようにして、上方および下方の固定された回転プーリーの二段式の構成とそれらに関連する可撓性ケーブルとによって、モーター１２の活性化が、連結装置３６と４６との両方を同時に動かすことになる。モーターシャフト１１８の位置を追跡するときのモーションフィードバックのために、ロータリーエンコーダ１２２がモーター１２に隣接して配置される。加えて、このエンコーダは、モーターの構成要素の動作を同期させるためにも使用される。連結装置３６と４６とが平行の経路に沿って同一の速度および方向で前後進するように、上方および下方の固定された回転プーリーに関する構成および寸法は、好ましくは同一である。
【００１４】
[0026]共通の駆動機構の一定でかつ周期的な運動は、容易に監視できる。たとえば、駆動プーリーの偏心は、周波数がプーリーの直径とスキャン速度とに関係する状態で、周期的な加速を引き起こす可能性がある。加えて、駆動ベアリングまたはベルトの不具合は、高周波の振動を発生させ、その振動は駆動ベルトを介してスキャナーヘッドへと伝達され、そこで加速度計によって検出される。振動の振幅は、典型的には非常に小さいので、相対的なヘッドの変位センサーでは検出されない。
【００１５】
[0027]組立てのプロセス内または機械の起動の間における指向性のセットアップの一部として、スキャナーの動作方向は、加速度の読取りによって独立して監視可能であり、モーターとエンコーダの配線およびシステムパラメータが、ホスト制御コンピュータによる正確な動作をもたらすように構成されていることが確認できる。
【００１６】
[0028]図３に示すように、上方および下方の構造体支持ビーム４と６は、典型的には工場の床にボルトで固定されている垂直のエンド部材１０に、設けられている。一体式構造の各ビームは、中空の断面を有し、好ましくは押出成形されたアルミニウムから製造されている。上方の支持ビーム４内では、ウェブ材５０と５２が、構造的整合性を加えると共に、ビームの両側を変形から保護することで、押出成形過程の間に横方向の支持を提供する。同様に、下方のビーム構造６は、内部のウェブ材５４と５６を含む。支持ビーム４と６の長さは、典型的には６〜１４メートル以上の範囲である。支持ビーム４と６は、関連する温度変化を含む環境的状態の中で変動に晒される。なかでも、熱による結果的な歪みは、以下にさらに説明する２つのスキャナーヘッドを有するシステムにおける放射線源と検出器に、ミスアラインを起こさせる。共振は上方または下方の支持ビームのいずれにおいても発生し得る。振動センサーは、共振の発生を検出でき、一旦共振周波数が決定されると、適切な再調整の行動が開始可能となる。
【００１７】
[0029]スキャナーシステムで使用されるローラーキャリッジは、特に、懸垂式のトラックシステム、すなわち地面の上方に位置するシステムに沿って物品を搬送することに適している。このような方法で、ローラーキャリッジは、監視されているシートまたは他の材料の上方を移動する検出装置を搬送することができる。図３に示すように、上方のトラック３８と５８、および下方のトラック４４と６２は、２つのキャリッジ（図示せず）のための固定の経路を定義する。図４は、ローラーキャリッジ７０の車輪を乗せるよう寸法取りされた１組の懸垂式のトラック３８と５８を示し、ローラーキャリッジは、キャリッジの下側に支持アッセンブリ６０を介して取り付けられたセンサーヘッド９８を搬送する。トラック３８と５８は、懸垂式のセンサーヘッド９８をキャリッジ７０が搬送するために通過する、主なスキャナー方向における固定の経路を定義している。ローラーキャリッジ７０の運動は、本来平坦で低摩擦であるべきトラック表面に不連続性があれば、中断され得る。キャリッジローラーがその上を走行するトラックの状態を監視するなかで、異物の堆積は、垂直の軸加速度における振動の特性として現れる。図５に示すように、２つのスキャナーヘッド９８および１０２を有するスキャナーシステムにおいて、上方および下方のトラック３８および４４は、ヘッド９８および１０２内に配置された加速度計１２８および１３８によって、それぞれ監視される。
【００１８】
[0030]図５は、スキャナーセンサーヘッド９８と１０２とを有するスキャンシステムを示す。この２つのセンサーを有する構成は、典型的にはセンサーが透過モードにおいて動作しているときに用いられる。たとえば、上方のセンサーヘッド９８は、赤外線放射の源を収容してもよく、他方、下方のセンサーヘッド１０２は、監視されている材料を透過して伝播された放射線を測定する赤外線検出器を収容してもよい。上方のスキャナーヘッド９８は、上方の支持ビーム４により支持され、このビームは下側表面を有し、その下側表面には、横方向に相互に間隔を空けて配置された一連の強固な支持構造体１２０が設けられている。これら垂直の構造体がトラック３８を支持している。ローラーキャリッジ７０の車輪は、進行するシート１０６に対してキャリッジがクロス方向に進行するときにトラック３８と係合する。同様に、下方のスキャナーヘッド１０２は下方の支持ビーム６により支持され、このビームは下側表面を有し、その下側表面には、横方向に相互に間隔を空けて配置された複数の強固な支持構造体１４４が設けられている。これら垂直の構造体がトラック４４を支持しており、そのトラックの上に、ローラーキャリッジ９４の車輪が係合する。ローラーキャリッジの運動は、上方のスキャナーヘッドの駆動機構と同様の駆動機構によって促進される。動力チェーン９２が、電気と電気的信号を下方のスキャナーヘッド１０２へと供給する。
【００１９】
[0031]下方のセンサーヘッド１０２は支持アッセンブリ６６に固定されており、その支持アッセンブリは、下方のセンサーヘッド１０２を上方のスキャナーヘッド９８と隣接して配置するようにローラーキャリッジ９４から延びる部材９６の上に設けられている。下方および上方のスキャナーヘッド１０２および９８の操作面が、入口１０８と出口１１０とを有する間隙を形成し、機械方向に移動しつつある一巻の材料１０６が、その間隙を通過して進む。２つのスキャナーヘッド１０２および９８の運動は、互いに整合性を持つように、速度と方向とに関して同期している。分析されるシートの互いに対向する側にセンサー構成要素を有するスキャニングシステムについては、たとえばシード（Ｓｈｅａｄ）の米国特許第５，７７３，７１４号およびドールクイスト（Ｄａｈｌｑｕｉｓｔ）の米国特許第５，１６６，７４８号に説明されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【００２０】
[0032]スキャナーヘッド９８および１０２は、紙の場合には秤量などのシート特性を検出するためのセンサーを運搬する、プラットフォームとしての役割を果たす。たとえば、下方のスキャナーヘッド１０２は、核ベータ線源などの放射線源を運搬してもよく、上方のスキャナーヘッド９８は、検出器を運搬してもよい。この場合、センサーは、シートが存在するときに検出器に入射する放射線強度を、シートが存在しないときに検出器に入射するベータ線との比較において測定することで、秤量測定を実行するように使用できる。すなわち、秤量は、シート材料によって減衰されたベータ線によって測定される。
【００２１】
[0033]代替的に、紙の含水率を測定するために、赤外線放射源が下方のスキャナーヘッド１０２内に配置されてもよく、紙を通過して伝播された放射線が、上方のスキャナーヘッド９８内に配置された検出器によって捕えられてもよい。伝播された放射線の分析により、含水率を得ることができる。放射線源と検出器とを用いた例示的な２つのスキャンヘッドセンサーは、たとえばチェイス（Ｃｈａｓｅ）らの米国特許第５，６５４，７９９号、ゴードン（Ｇｏｒｄｏｎ）らの米国特許第５，７９３，４８６号およびハラン（Ｈａｒａｎ）の米国特許第７，４９４，５６７号に説明されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。センサーは紙の特性を測定するなかで説明されてはいるが、センサーは、たとえばプラスチック、被覆物、布その他を含むいくつかの異なる材料における種々の構成要素を検出するためにも使用できる点を理解すべきである。
【００２２】
[0034]スキャナーヘッド９８および１０２の運動に対する異物による干渉は、検出されて対処されることができる。異常事態が、物体による衝突の場合などのように厳しいときには、駆動システムは直ちに停止可能である。スキャナーヘッドの急激な動作を引き起こすような加速度の急変など、それほど厳しくない状態は、ヘッドの架台や駆動システム内において検出可能な振動を引き起こす。モーターの駆動調整は、通常の保守作業で調節し得る。
【００２３】
[0035]好ましくは、上方のスキャナーヘッド９８の中心には、３軸のプリント回路板（ＰＣＢ）が設けられた加速度計などの、振動センサー１２８が配置される。好ましい加速度計は、フリースケール・セミコンダクタ社（Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，  Ｉｎｃ．）（アリゾナ州テンピ）製のモデルＭＭＡ７３６１Ｌである。代替的に、３軸のセンシングを提供するよう適応された、いくつかの単一軸の加速度計も、使用可能である。同様に、下方のスキャナーヘッド１０２は、３軸のＰＣＢが設けられた加速度計１３８を含む。本発明の１つの特徴は、スキャナーヘッド９８および１０２の中に加速度計を配置することで、加速度計によって感知される以前に、振動が強固な支持アッセンブリ６０と６６とをそれぞれ通過して伝播するという点である。好ましくはキャリッジとスキャナーヘッドとの間の唯一の接続要素である各支持アッセンブリが、センサーの各々に対して振動エネルギーを効率的に伝える導体としての役割を果たす。各３軸加速度計は、センサーヘッドの外部に位置するスキャナーシステムの構成要素から発生している機械的な振動を、機械的なサインのアナログ信号へと変換する。このように２つのスキャナーヘッドの各々の中に加速度計を組み入れる構成により、純粋に差分的なヘッドの変位を読み取る場合よりも迅速に、たとえば上方または下方のアッセンブリのいずれかの中における潜在的な機械的不具合の根源を正確に位置特定しかつ識別するような、独立した上方および下方のヘッド測定を提供できる。たとえば、共振の振動を監視する点に関しては、上方および下方のセンサーヘッドの間の相対的な変位測定よりも、本発明の方が優位である。なぜなら、上方および下方の支持ビームに影響を与え、読取りを複雑化させる付随の周波数ビーティングと共に差分的な周波数が測定される原因となるような、振動周波数が存在する可能性が高いからである。
【００２４】
[0036]２つのスキャナーヘッドを有する、図５に示すスキャナーシステムは、そのシステムが透過モード、すなわち１つのスキャナーヘッド内に配置された放射線源からの放射線が他のスキャナーヘッド内に配置された放射線受取部によって検出されるモードで動作する場合に、特に適している。本発明においては、いずれのスキャナーヘッドもアラインメントまたはヘッドの変位センサーを必要としない。システムが反射モードで動作する実装例においては、単一のスキャナーヘッドとその関連する加速度計だけが必要となる。これら単一の側にあるスキャニングシステムでは、材料のシートから反射された放射線が受取部によって検出されるように、単一のセンサーヘッドが、放射線源と放射線受取部との両方を収容する。先行技術に係る変位のｘｙｚタイプのセンサーは、単一の側にあるセンサーには使用できない。単一の側にあるセンサーヘッドの場合には、そこから比較の読取りが得られる対向するセンサーヘッド表面が存在しない。この点で、本発明における加速度計の利用は、動作情報を診断して支持ビームに関する問題を推定することに、特に適している。
【００２５】
[0037]本発明の診断プロセスを実行する技術は、まず、スキャナーシステムを作動して、正常または欠陥なしの状態から異常状態までの範囲の、既知の状態におけるスキャナーの振動の特性を監視することから始まる。スキャナーシステムの異なる構成要素により生成される振動の特性が、加速度計によって感知される。スキャナーシステムが、過渡的または定常の状態の間に正常状態下で作動されるにつれて、加速度計が振動の特性を測定し、次に正常の参照サイン、すなわち欠陥なしの動作状態下におけるスキャナーシステムの構成要素のサインへと変換される。同様に、スキャナーシステムが既知の異常状態において作動されるにつれて、異常の参照サインの対応する１セットが確立される。正常と異常との参照サインは、状態の根源、位置および厳しさを定義する。参照サインのライブラリが一旦作成されたならば、システムの実際の動作の間に生成される振動の特性を測定することにより、また参照サインと比較される動作上のサインを生成することにより、スキャナーシステムは、継続的に評価されることが容易に可能となる。サインの比較は、スキャナーシステム内の種々の構成要素が、正常または異常に動作しているか、およびどの程度の状態かを示すことになる。機械的な問題の発生が検出された箇所については修正の行動が実行可能であり、さらに、検出された問題が厳しい場合には、スキャニングシステムが非活性化されることも可能である。
【００２６】
[0038]図６は、（図５の）スキャナーヘッド９８と１０２との中にそれぞれ配置された加速度計１２８と１３８との、スキャナーシステムを診断するときの動作を説明している。診断モジュール１５０は、診断モジュール１５０内の種々の構成要素を制御しかつ操作するようプログラムされた処理器１５２を含む。メモリ１５４は、スキャナーシステムに関連する参照サインと履歴の振動データのライブラリを含む振動分析のデータを記憶する。データ通信システム１５８は、処理器１５２と、インターフェイス装置１６０およびホストコンピュータ１５６とをつないでいる。
【００２７】
[0039]スキャナーシステムの動作中に、加速度計１２８と１３８とが振動を検出して、処理器１５２により受け取られる振動の信号を生成し、処理器１５２はその振動の信号に対応する振動のサインを生成する。処理器１５２は、メモリ１５４にアクセスして、スキャナーシステムの中の振動の根源を識別し、かつ機械構成要素の状態を判定する。指令とパラメータ情報は、データ通信システム１５８を介して通信される。検出された問題の性質に依存して、指令はホストコンピュータ１５６に対し、システムを停止するか、または単に診断情報をインターフェイス装置１６０に表示するかを指示することができる。
【００２８】
[0040]これまで本発明の原理、好ましい実施形態および動作モードについて説明してきた。しかしながら、本発明は上述の特別な実施形態に限定されると解釈されるべきではない。したがって、上述した実施形態は、限定的ではなく説明的として理解されるべきであり、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から外れることなく、当業者によってこれら実施形態に変更が加えられ得ることを理解されたい。
【図１】
2014520350.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月28日(2014.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向的に駆動される移動検出装置の並進運動軸に沿う線形並進運動の間に材料のシート（１０６）の特性を検出するスキャニングシステム（２）を監視するための診断システムであって、前記診断システムが、
（ａ）監視されている前記スキャニングシステム（２）であって、
（ｉ）第１の方向に沿って延びる第１の細長い部材（４）であって、その上に設けられた第１のキャリッジ（７０）を支持している、第１の細長い部材（４）と、
（ｉｉ）第１のセンサーヘッド（９８）を支持する前記設けられた第１のキャリッジ（７０）を、主なスキャン方向に沿って駆動するための手段（１１６）と、
を含むスキャニングシステム（２）と、
（ｂ）前記スキャニングシステム（２）の１つ以上の構成要素によって発生される振動を測定し、かつ前記１つ以上の構成要素の動作状態を示す振動の信号を生成するよう構成された振動センサー（１２８）と、
（ｃ）前記振動の信号を、前記スキャニングシステム（２）の前記１つ以上の構成要素の動作モードへと相互相関させるための手段（１５０）と、
を含む診断システム。
【請求項２】
請求項１に記載の診断システムであって、前記振動センサー（１２８）が、前記第１のセンサーヘッド（９８）内に配置された３軸加速度計を含む、診断システム。
【請求項３】
請求項２に記載の診断システムであって、前記加速度計が、前記第１のセンサーヘッド（９８）の外部に収容された、前記スキャニングシステム（２）の前記１つ以上の構成要素によって発生された振動を測定するよう構成されている、診断システム。
【請求項４】
請求項２に記載の診断システムであって、前記第１のセンサーヘッド（９８）が支持アッセンブリ（６０）によって前記第１のキャリッジ（７０）に取り付けられ、前記１つ以上の構成要素により発生された振動が前記支持アッセンブリ（６０）を通じて前記振動センサー（１２８）へと伝えられる、診断システム。
【請求項５】
双方向的に駆動される移動検出装置の並進運動軸に沿う線形並進運動の間に材料のシート（１０６）の特性を検出するスキャニングシステム（２）の機械的状態を診断する方法であって、監視されている前記スキャニングシステム（２）が、（ｉ）第１の方向に沿って延びる第１の細長い部材（４）であってその上に設けられた第１のキャリッジ（７０）を支持している第１の細長い部材（４）と、（ｉｉ）第１のセンサーヘッド（９８）を支持する前記設けられた第１のキャリッジ（７０）を主なスキャン方向に沿って駆動するための手段（１１６）と、を含んでおり、前記方法が、
（ａ）前記スキャニングシステム（２）の１つ以上の構成要素の特性である振動のサインを、振動センサー（１２８）を用いて取得するステップと、
（ｂ）前記振動のサインを、前記スキャニングシステム（２）の前記１つ以上の構成要素の動作モードへと相互相関させるステップと、
を含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、ステップ（ｂ）が、前記第１のキャリッジ（７０）の指向性の応答を決定するサブステップと、前記第１のキャリッジがホストコンピュータ（１５６）からの指令に従って運動しているかどうかを判定するサブステップとを含む、方法。
【国際調査報告】
2014520350.tif 000009
2014520350.tif 000010