(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体の寸法を計測するための自立型マイクロメータであって、
該自立型マイクロメータは、
ハウジングと、
前記円筒体の円弧状の表面に対して、前記ハウジングを支持する手段であって、少なくとも２つの車輪を備え、該少なくとも２つの車輪は、前記円筒体の円弧状の表面を該少なくとも２つの車輪に係合させると、該少なくとも２つの車輪のエッジが、前記円筒体の断面上の弦の長さ分だけ離間する２つのターミナルにおいて、前記円弧状の表面に接触するように方向づけられた回転軸を有している、支持手段と、
前記円筒体の前記弦の長さ内に位置する前記円筒体の表面点に接触するように、前記ハウジングに取り付けられている、計測手段と、
前記少なくとも２つの車輪により決定される前記弦の長さ、および、該計測手段のアウトプットによって確定された前記弦の弦距離に基づいて、前記円筒体の直径を決定する手段と、
を備える、
自立型マイクロメータ。
【請求項２】
前記決定手段は、Ｄが前記円筒体の直径、ｃが前記弦の長さ、ｄが前記弦距離であるとした場合に、次式：
Ｄ＝（ｃ２＋４ｄ２）／４ｄ
に基づいて、前記円筒体の直径を算出するようプログラムされている、請求項１に記載の自立型マイクロメータ。
【請求項３】
前記決定手段は、
前記円筒体の直径を算出するために設けられる前記ハウジング外のコンピュータと、
前記計測手段のアウトプットを前記コンピュータに送信するための手段と、
を備える、請求項１または２に記載の自立型マイクロメータ。
【請求項４】
前記支持手段は、自立型マイクロメータが前記円筒体の長さ方向に沿って移動することを可能とする、請求項１〜３のいずれかに記載の自立型マイクロメータ。
【請求項５】
前記円筒体の長さ方向に沿って前記自立型マイクロメータが移動した距離をセンシングするための手段と、
前記円筒体の長さ方向に沿った異なる地点において決定される前記円筒体の直径の変化に基づいて、前記円筒体の長さ方向に沿った形状を決定する手段と、
をさらに備える、請求項４に記載の自立型マイクロメータ。
【請求項６】
円筒体の長さ方向の軸が実質的に水平となるように前記円筒体が配置された状態で、該円筒体の直径および直径の変化をセンシングする、電子形状取得マイクロメータシステムであって、
該マイクロメータシステムは、携帯可能な自立型マイクロメータを備え、
該携帯可能な自立型マイクロメータは、
底面を有し、エンクロージャを画するハウジングと、
前記円筒体の円弧状の表面に対して該ハウジングを支持する手段であって、少なくとも２つの車輪を備え、該少なくとも２つの車輪は、前記円筒体の円弧状の表面を該少なくとも２つの車輪に係合させると、該少なくとも２つの車輪のエッジが、前記円筒体の断面上の弦の長さ分だけ離間する２つのターミナルにおいて、前記円弧状の表面に接触するように方向づけられた回転軸を有する、支持手段と、
前記円筒体の弦の長さ内に位置する前記円筒体の表面点と接触するために前記ハウジングに取り付けられた電子リニア計測手段と、
前記電子リニア計測手段からの出力信号を受信し、該出力信号をデータとして保存する、データ取得手段と、
前記ハウジングの外部に離れて備えられ、前記データ取得手段により保存されたデータを受信し、前記少なくとも２つの車輪により決定される弦の長さと、前記電子リニア計測手段の出力によって確定された前記弦の弦距離により基づいて、前記円筒体の直径を算出するコンピュータと、
前記データの送信のために、前記コンピュータを前記データ取得手段にワイヤレスで接続する手段と、
を備える、
電子形状取得マイクロメータシステム。
【請求項７】
前記コンピュータは、Ｄが前記円筒体の直径、ｃが前記弦の長さ、ｄが前記弦距離であるとした場合に、次式：
Ｄ＝（ｃ２＋４ｄ２）／４ｄ
に基づいて、前記円筒体の直径を算出するようプログラムされている、請求項６に記載の電子形状取得マイクロメータシステム。
【請求項８】
前記ハウジングが前記円筒体の長さ方向に沿って移動した距離をセンシングする手段と、前記円筒体の長さ方向に沿って連続的に決定される前記円筒体の直径における変化に基づき、前記円筒体の長さ方向に沿って前記円筒体の形状を決定するための手段とをさらに備える、請求項６または７に記載の電子形状取得マイクロメータシステム。
【請求項９】
前記ハウジングに隣接する前記円筒体の温度をセンシングするための手段をさらに備える、請求項６〜８のいずれかに記載の電子形状取得マイクロメータシステム。
【請求項１０】
円筒体の直径を測定する方法であって、
該方法は、
少なくとも２つの車輪を備え、該少なくとも２つの車輪は、該少なくとも２つの車輪のエッジが、前記円筒体の断面上の弦の長さ分だけ離間する２つのターミナルにおいて、前記円筒体の円弧状の表面に接触するように方向づけられた回転軸を有する、ハウジングを支持し、
前記弦と、前記弦の前記２つのターミナル間に位置する前記円筒体の表面点との間の弦距離を決定し、および、
前記弦の長さおよび前記弦距離に基づいて、前記円筒体の直径を決定する、
ステップを備える、方法。
【請求項１１】
前記表面点は、前記弦の長さの中間点に位置する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記直径は、Ｄが前記円筒体の直径、ｃが前記弦の長さ、ｄが前記弦距離であるとした場合に、次式：
Ｄ＝（ｃ２＋４ｄ２）／４ｄ
に基づいて、前記円筒体の直径を算出するコンピュータプログラムにより決定される、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記出力信号は、前記ハウジングの外部に存在するコンピュータに対して前記ハウジングから送信され、前記コンピュータが前記円筒体の直径を算出する、請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記円筒体の長さ方向に沿って前記ハウジングを移動させ、
前記円筒体の長さ方向長さに沿って前記ハウジングが移動する距離をセンシングし、および、
前記円筒体の長さ方向長さに沿った異なる地点において決定される前記円筒体の直径の変化に基づき、前記円筒体の長さ方向に沿った形状を決定する、
ステップを備える、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記円筒体の温度をセンシングするステップをさらに備える、請求項１０〜１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボディの寸法を計測するための装置に関する。具体的には、シート製品の製造に用いられるロールなどの円筒体の形状および／または寸法を計測するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムや紙などのシート製品をロールするために用いられる円筒ロールは、均一な形状のロール製品を得るために特定の形状を有する必要がある。このため、そのようなロールの形状または輪郭を正確に計測し、その長さ方向の寸法の変化を記録する必要がある。このような目的から、自立サドル型マイクロメータが広く利用されている。
【０００３】
ベットシルらの米国特許第５，０８８，２０７号に開示されているように、自立サドル型マイクロメータは、一般的には、ロールの長さ方向に転動（滑走）可能な車輪に支持されたサドルを備える。なお、「自立」の語は、サドル型マイクロメータが、グラインダなどの常置の装置に取り付けられているのではなく、携帯可能で、評価されるロール上に配置されるタイプであることを示す。
【０００４】
ベットシルらのサドル型マイクロメータは、キャリパ型の装置である。すなわち、このマイクロメータは、両側に配置され、サドルから外向かつ下方に伸長するアームを有し、マイクロメータがロールの上に配置された場合に、これらのアームはロールの両側に位置する。アームは、揺動クロスバーに支持される。一方のアームは、カウンタウェイトあるいはフォロワプローブを支持し、他方のアームが、ダイアルインジケータやＬＶＤＴ（線形可変差動変圧器）などのインジケータプローブを支持する。フォロワプローブおよびインジケータプローブをそれぞれのアームに、ロールを中心に正反対に位置させて、サドルをロールの長さ方向に滑走させることにより、ロールの直径の変化のセンシングが可能となっている。
【０００５】
インジケータプローブとしてダイアルインジケータを用いる場合、サドルをロールの長さ方向に沿って何度か停止させて、ダイアルインジケータを読み込みマニュアルで記録する必要がある。一方、ＬＶＤＴなどの電子トランスデューサを用いる場合、ロールの直径の変化は連続的かつ電子的に記録される。好ましくは、サドルに、ロールの長さ方向の滑走距離を計測するエンコーダと、フレームに取り付けられ、ＬＶＤＴおよびエンコーダからの入力データを読み込み、記録し、提示する、ミニコンピュータとが備えられる。
【０００６】
上述したタイプのサドル型マイクロメータは、重量、剛性、バランス、および操作に関して問題がある。サドル型マイクロメータの重量および剛性に関して、次のような２つのアプローチがなされている。すなわち、剛性の確保のために重量を犠牲にする。この場合、オペレータによるハンドリングに問題が生ずるが、正確な読み取りは可能となる。あるいは、軽量化によりハンドリングしやすくする。この場合、ある程度、剛性が犠牲となるため、正確な読み取りができない場合が生ずる。このような問題は、電子プローブを用いた場合、読み取りの際にも装置が連続的に動作しているため、顕著となる。このような問題があるにせよ、剛性の高い装置は、重たくてそのハンドリングが難しいため、一般的には軽量な装置が広く受け入れられている。
【０００７】
また、サドル型マイクロメータは、一般的には上部の方が重いため、装置がロールの上部から滑り落ちやすい。重量のある装置がロールから滑り落ちた場合、装置の損傷の可能性は低いが、オペレータが負傷する危険性がある。一方、軽量な装置がロールから滑り落ちた場合、装置が損傷してしまう可能性がより高くなる。
【０００８】
実用上、上述したキャリパ型マイクロメータは、ロールの直径を実際に計測するのではなく、ロールの形状、すなわち、ロールの長さ方向における直径の変化を測定するにすぎない。さらに、マイクロメータは、収集データの取得および処理に関しては、搭載されたミニコンピュータに依存している。電子サドル型マイクロメータの多くは、その習得および操作が容易なシンプルな装置ではあるが、必要最小限の形状の情報を提供するにすぎない。より高性能の装置も入手可能であるが、その習得にはより多くのトレーニングが必要とされ、かつ、その操作にはスキルが要求される。すなわち、より詳細な形状情報、ロールの履歴、およびハードコピーのプリントアウトが提供されるが、搭載されたミニコンピュータの操作を学習することの困難性から、そのような拡張機能が実際には滅多に使用されることはない。
【０００９】
したがって、上述した問題点を解消するサドル型マイクロメータが所望されている。そのようなサドル型マイクロメータの例は、米国特許第６，８２０，３４７号、米国特許第７，１０７，６９６号に開示されている。これらの内容は、その参照により本明細書に組み込まれる。特に、安全性が高くその使用が容易な、比較的コンパクトな構造を有し、かつ、上述の問題点を解消したマイクロメータが所望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，０８８，２０７号
【特許文献２】米国特許第６，８２０，３４７号
【特許文献３】米国特許第７，１０７，６９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、円筒体の直径および／または形状など、ボディの寸法の計測に適した方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様による自立型マイクロメータは、ハウジングと、円筒体の円弧状の表面に対して該ハウジングを支持する手段を含む。該支持手段は、少なくとも２つの車輪を備え、該少なくとも２つの車輪は、前記円筒体の円弧状の表面を該少なくとも２つの車輪に係合させると、該少なくとも２つの車輪のエッジが、前記円筒体の断面上の弦の長さ分だけ離間する２つのターミナルにおいて、前記円弧状の表面に接触するように方向づけられた回転軸を有する。
【００１３】
計測手段が、前記円筒体の前記弦の長さ内に位置する前記円筒体の表面点に接触するように、前記ハウジングに取り付けられており、さらに、前記少なくとも２つの車輪により決定される前記弦の長さ、および、該計測手段のアウトプットによって確定された前記弦の高さ（弦距離；矢高）に基づいて、前記円筒体の直径を決定する手段が備えられる。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、前記円筒体の長さ方向の軸が実質的に水平となるように前記円筒体が配置された状態で、該円筒体の直径および直径の変化をセンシングする、電子形状取得マイクロメータシステムが提供される。前記マイクロメータシステムは、底面を有し、エンクロージャを画するハウジングと、前記円筒体の円弧状の表面に対して該ハウジングを支持する手段と、該ハウジングに取り付けられた電子リニア計測手段とを有する、携帯可能な自立型マイクロメータ装置を備える。
【００１５】
前記支持手段は、少なくとも２つの車輪を備え、該少なくとも２つの車輪は、前記円筒体の円弧状の表面を該少なくとも２つの車輪に係合させると、該少なくとも２つの車輪のエッジが、前記円筒体の断面上の弦の長さ分だけ離間する２つのターミナルにおいて、前記円弧状の表面に接触するように方向づけられた回転軸を有する。
【００１６】
前記電子リニア計測手段は、前記円筒体の前記弦の長さ内に位置する前記円筒体の表面点に接触する。前記マイクロメータシステムは、前記電子リニア計測手段からの出力信号を受信し、該出力信号をデータとして保存するデータ取得手段と、ハウジングから離れて外部に備えられ、前記データ取得手段により保存されたデータを受信し、前記少なくとも２つの車輪により決定される前記弦の長さと前記電子リニア計測手段の出力信号によって確認された前記弦の弦距離に基づいて前記円筒体の直径を計算するコンピュータと、前記コンピュータを前記データ取得手段に前記データの送信のために前記データ取得手段に接続する手段とをさらに有する。
【００１７】
本発明の他の態様は、円筒体の直径の測定方法であり、該測定方法では、少なくとも２つの車輪を備え、該少なくとも２つの車輪は、該少なくとも２つの車輪のエッジが、前記円筒体の断面上の弦の長さ分だけ離間する２つのターミナルにおいて、前記円筒体の円弧状の表面に接触するように方向づけられた回転軸を有する、ハウジングを支持し、前記弦と、前記弦の前記２つのターミナル間に位置する前記円筒体の表面点との間の弦距離を決定し、および、前記弦の長さおよび前記弦距離に基づいて、前記円筒体の直径を決定する。
【００１８】
上述したマイクロメータ、マイクロメータシステム、および方法の技術的効果は、好ましくは、ボディの形状のみに限られず、円筒体の直径および／または形状など、ボディの計測を行うための非常にコンパクトなマイクロメータの使用を含む。コンパクトな構成により、該マイクロメータは比較的軽量に構成することが可能であり、結果として使用がより容易でより安全な装置となる。さらに、本発明のマイクロメータは、その重量に対して剛性を高く構成することが可能であり、より信頼性が高くより正確なデータ取得が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態の１例の電子マイクロメータシステムを模式的に示した図であり、該システムは、ボディの直径および直径変化をセンシングするために円筒体上に配置された携帯可能な装置を含む。
【図２】図２は、本発明の実施形態の別例の電子マイクロメータシステムを模式的に示した図であり、該システムは、ボディの直径および直径変化センシングするために円筒体上に配置された携帯可能な装置を含む。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の他の態様および利点は、以下の詳細な説明により明らかにされる。
【００２１】
図１に、本発明の非限定的な第１実施形態の１例による電子マイクロメータシステム１０を示す。システム１０は、ポータブル装置１２と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、その他処理装置からなるリモートコンピュータ２８とを備え、装置１２は、ハウジング１４、および、ハウジング１４から伸長するアーム１６を備える。図１に示すように、ハウジング１４は、底面２０およびカバー２４を有し、これらによりエンクロージャが全体的に形成される。底面２０およびカバー２４は、アルミニウムあるいはその他の比較的軽量で剛性の高い構成材料を含む様々な材料により構成することが可能である。ハウジング１４は、非常にコンパクトに構成することが可能であり、たとえば、縦横の寸法が約１２インチ（約３０ｃｍ）以下、重量が約１２ポンド（約５．５ｋｇ）以下とすることができる。
【００２２】
底面２０は、図１に示すように、円筒ロール４０の円弧状の表面４１に、ハウジング１４を支持する手段を備えることが好ましい。装置１２が、ロール４０の上を滑走して、長さ方向に沿ったロール４０の直径（すなわち、断面形状）の変化を測定することを可能とするために、支持手段は、図１に概略的に示すように、少なくとも２つの車輪３０を備えることが好ましい。
【００２３】
車輪３０は、軸受３４によって回転可能に支持されており、それぞれの車輪３０の回転軸は、ハウジング１４の底面２０に対して実質的に垂直である。ハウジング１４が車輪３０により表面４１などの円弧状の表面の頂部に支持されている場合、それぞれの車輪３０の回転軸は、地球に対して垂直になる。図１から明らかなように、車輪３０がこのような向きに配置されることにより、それぞれの車輪３０の内向きエッジが、円弧状の表面４１に接触し、ロール４０の表面４１に対してハウジング１４をより確実に配置することを可能にする、直径の小さい車輪３０の使用が可能となるため、装置１２の精度を高めることができる。図示のように、車輪３０の直径は、車輪３０を支持する軸受３４の直径よりも小さい。
【００２４】
ハウジング１４は、ロール４０の軸方向に沿ってハウジング１４が移動した距離を計測するための手段を備えることが好ましい。このような手段は、たとえば、１つ以上の車輪３０の回転をセンシングしてハウジング１４の移動距離を計測するエンコーダ（図示せず）を備える。ハウジング１４、アーム１６、および車輪３０は、装置１２を、さまざまなロールの直径に対して適用可能に構成させていることが好ましい。
【００２５】
ハウジング１４には、図１における、ハウジング１４の下であって、かつ、車輪３０の間にある位置で、ロール４０の表面４１をセンシングするためのセンサ素子２２が、取り付けられている。図示の例では、センサ素子２２は、ハウジング１４の中を伸長しているが、センサ素子２２を、ハウジング１４の外側に取り付けることも可能である。センサ素子２２としては、ハウジング１４に対する表面の変位を正確に示す電気信号を生成する、ＬＶＤＴなどの電子リニア計測装置がある。センサ素子２２は、図１に示すように、ハウジング１４がロール４０上の上死点に位置している場合の垂直方向などの、ロール４０の半径方向に沿うように配置されることが好ましい。
【００２６】
アーム１６は、ハウジング１４の片側から伸長し、実質的に側方かつ下方に、ハウジング１４の底面２０に対して鋭角に伸長する。アーム１６は、長さ方向に沿って目盛り１８を有しており、第２のセンサ素子３２が、ブラケット２６により、アーム１６に調節可能に取り付けられている。センサ素子２２と同様に、アーム１６に取り付けられたセンサ素子３２としては、ＬＶＤＴなどの電子リニア計測装置がある。アーム１６の目盛り１８により、センサ素子２２およびセンサ素子３２を、ハウジング１４に対して正確に配置させることが可能となる。
【００２７】
図１に示すように、好ましくは、センサ素子２２およびセンサ素子３２は、実質的に互いに平行となるように配置され、平行に同じ方向、すなわち図１の上下方向に変位すると、ロール４０の表面点と接触するようになっている。また、センサ素子２２およびセンサ素子３２は、ロール４０に対して互いに径方向反対側となるようには配置されない。図１に示すように、センサ素子２２は、ロール４０の上死点上または上死点付近に位置する。一方、センサ素子３２は、それぞれの長さがｃ／２である２つの半弦の合計であるロール４０の弦の一方のターミナルに位置する。このようにセンサ素子２２がロール４０上に位置するため、センサ素子２２（および、センサ素子２２が位置する表面点）は、弦の中間点（ｍ）と一致する。
【００２８】
図１から明らかなように、センサ素子２２およびセンサ素子３２は、周方向に間隔を空けて位置する、ロール４０の表面４１上のポイントと接触（または近接）するよう構成される。センサ素子２２およびセンサ素子３２が接触する表面点は、それぞれセンサ素子３２が接触する表面点と交差する弦の長さ（弦長）および半径ｒ１と、センサ素子２２が接触する表面点と交差または軸方向に一致する半径ｒ２と、半径ｒ１および半径ｒ２とがなす角度θとにより、幾何学的に関係づけられる。
【００２９】
半径ｒ２の長さの一部は、弦とセンサ素子２２が接触する表面点との間に位置し、弦距離（矢高）ｄとして定義される。したがって、半径ｒ２の残りの部分（弦と、ロール４０の中心または回転軸ａ）は、長さｒ２−ｄを有する。半弦ｃ／２および弦距離ｄの幾何学的関係に基づき、ロール４０の直径は、次式：
Ｄ＝（ｃ２＋４ｄ２）／４ｄ
により算出することが可能である。ここで、Ｄは円筒体の直径である。
【００３０】
弦距離ｄは、センサ素子２２およびセンサ素子３２が、それぞれの接触表面点に対して平行かつ同時に移動することにより、効果的に計測することが可能である。このため、これら２つのセンサ素子２２およびセンサ素子３２は、それぞれの位置および計測範囲に関して調整される。
【００３１】
弦の長さｃは、ｃ／２の長さの２倍であるため、センサ素子２２およびセンサ素子３２の間の横方向（水平方向）の距離の２倍である。このため、弦の半分の長さは、目盛り１８付きのアーム１６の長さ方向に沿って、センサ素子３２を正確に設置することにより、物理的に確立される。目盛り１８は、ロール４０のうちのハウジング１４に隣接する円周部上に突出する弦定規として効果的に機能する。目盛り１８は、移動可能なセンサ素子３２がセンサ素子２２に関して正確に位置するための停止位置を定義する。
【００３２】
このようにして、装置１２は複数の弦の長さを確立することが可能である。すなわち、径方向両側にセンサを配置することなく、評価されるロール４０のサイズに基づいて、弦の長さが確立され、この弦の長さにより、このロール４０の直径を正確に計算するために十分な測定可能な距離が提供される。好ましくは、その精度は、約０．０１５インチ（約０．４ｍｍ）の範囲である。図１に示すように、温度プローブ３６を備えることが可能である。温度プローブ３６は、センサ素子２２およびセンサ素子３２により計測される表面の近傍において、ロール４０の温度をセンシングする。これにより、温度変化により生じる熱膨張分が補填されるため、装置１２の精度が向上する。このような機能は、ロール工程によりロール４０の温度が上昇しているような場合に、特に有利である。
【００３３】
以上のように、ハウジング１４およびアーム１６を備えるポータブル装置１２は、剛性が高く、コンパクトで、比較的軽量な構造とすることが可能である。したがって、装置１２は、薄型で重心を低くすることが可能であり、これにより、装置１２の使用時により良好なバランスをとることができ、装置１２自体およびその操作者のいずれに対してもより高い安全性が提供される。ハウジング１４の剛性が、装置１２全体の剛性も高めるため、装置１２は、最新の電子装置を支持することが可能な機械的完全性を有する。装置１２は、ロール４０上をその縦軸方向に滑走するため、センサ素子２２およびセンサ素子３２による電子的読み取りを歪める原因となる外的な機械動作が最小限に抑えられる。
【００３４】
ハウジング１４は、データ取得ハードウェア３８および電池（図示せず）などの電源のエンクロージャとして機能することもできる。図１は、ハウジングと離れて外部に備えられたコンピュータ２８を含むマイクロメータシステム１０を模式的に示している。コンピュータ２８は、ハウジング１４により運搬されるデータ取得ハードウェア３８により保存されたデータを処理するために設計されたソフトウェアを用いることが好ましく、また、画面４６にデータを表示可能であることが好ましい。データの転送のためにコンピュータ２８をデータ取得ハードウェア３８に接続するために、適切な通信装置４８を使用することが可能である。通信装置４８の非限定的な１例には、ケーブルがあるが、通信装置４８の他の非限定的な例としては、コンピュータ２８が、測定が行われる複合施設内にある中央端末である場合などに、装置１２からのデータを離れた場所に送信するための無線モジュールがある。
【００３５】
本発明のその他の好ましい実施態様では、コンピュータ２８は、タッチスクリーンを用いたアイコン起動機能を有する。この機能はソフトウェアで作動し、関連データの受信および表示を、迅速、簡潔、かつ、ユーザフレンドリーな形式で行うことが可能である。タッチスクリーンコンピュータ２８では、ロールの計測に基づいた形状であるロール形状を、画面上おいて、目標であるロール形状の上に同時に表示することができ、オペレータは、そのロールが仕様規格内であるかについて確認することができる。
【００３６】
図２は、本発明の非限定の実施形態の別の例による、電子マイクロメータシステム１１０を示す。図２では、同一あるいは機能的に同等な要素に図１と共通の参照符号を付すが、図１の実施形態との区別を図るため、接頭に「１」を付している。図１および図２に示す実施形態の類似性を考慮して、以下の図２に示す内容について、第１の実施形態とは顕著に異なる第２の実施形態の特徴部分を中心に説明する。第２の実施形態に関する、構造、機能、剤量などを含むその他の内容については、第１の実施形態に関してすでに説明しているため、ここでは詳述しない。
【００３７】
図２に示すシステム１１０は、ハウジング１１４と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）あるいはその他の処理装置などからなるリモートコンピュータ２８を含むポータブル装置１１２を備えるが、図１に示したアーム１６およびセンサ素子３２を備えていない。図２に示すように、ハウジング１１４は、底面１２０およびカバー１２４を有しており、これらによって、たとえば、外寸が約１２インチ（約３０ｃｍ）以下、重量が約１２ポンド（約５．５ｋｇ）以下である、非常にコンパクトなエンクロージャが形成される。底面１２０は、円筒ロール４０の円弧状の表面４１上にハウジング１１４を支持するための手段を備える。この手段は、好ましくは、図２に模式的に示される２つの車輪１３０を備える。ハウジング１１４は、図２に示された車輪１３０のすぐ後側に位置する、少なくとも１対の車輪（図示せず）を備えることが好ましい。図１に示した例と同様に、車輪１３０は、軸受１３４により回転可能に支持される。それぞれの車輪１３０の回転軸は、ハウジング１１４の底面１２０に対して実質的に垂直であり、それぞれの車輪１３０のエッジが、ロール４０の円弧状の表面４１に接触する。ハウジング１１４は、ロール４０の軸方向に沿ってハウジング１４が移動する距離を測定するための手段を備えることが好ましい。たとえば、そのような手段として、少なくとも１つの車輪１３０の回転をセンシングすることにより、ハウジング１１４が移動した距離を測定するよう構成されたエンコーダ１４４が備えられる。また、ハウジング１１４も、データ取得ハードウェア１３８と、電池１４２などの適切な電源とを備えることが好ましい。
【００３８】
ハウジング１１４は、ハウジング１１４の下におけるロール４０の表面４１までの直線距離をセンシングするＬＶＤＴなどのセンサ素子１２２を有する。底面１２０とハウジング１１４の下あるロール表面４１との間にセンサ素子１２２を設置するための十分なスペースを付与するため、底面１２０は、車輪１３０間に空洞部１２１を備えることが好ましい。センサ素子１２２は、空洞部１２１に伸長し、ロール４０の半径ｒ２と一致または軸方向に整合するように配置される。ロール４０の半径ｒ２は、ハウジング１１４がロール４０上に、センサ素子１２２がロール４０の上死点に位置するように配置された場合には、鉛直方向の半径である。図２に示すように、車輪１３０の内側下方エッジ間の中央にセンサ素子１２２を正確に配置することにより、２つの車輪１３０は、センサ素子１２２から離れて配置され、２つの車輪１３０の下方内側エッジが、ロール表面４１と接触し、かつ、弦のターミナルｔ１およびｔ２に位置する。そして、センサ素子１２２は、２つの車輪１３０によって画されるターミナルｔ１およびｔ２を有するロール４０の弦の中間点ｍに位置する、あるいは、中間点ｍと軸方向に整合する。これにより、ターミナルｔ１およびｔ２は、弦の中間点ｍとともに、それぞれの長さがｃ／２である２つの半弦を定義する。
【００３９】
図２から明らかなように、センサ素子１２２および車輪１３０は、周方向間隔を空けて位置する、ロール４０の表面４１上のポイントと接触（または近接）するよう構成される。車輪１３０が接触する表面点（ターミナルｔ１、ｔ２）は、ロール４０の同一の断平面上に存在することが好ましく、センサ素子１２２が接触する表面点も同一の断平面上に存在するか、あるいはこの断平面から軸方向にオフセットしていることが好ましい。
【００４０】
図２から明らかなように、センサ素子１２２およびそれぞれの車輪１３０が接触する表面点は、弦の長さｃ、弦のターミナルｔ１と交差する半径ｒ１、半径ｒ２、および弦のターミナルｔ２と交差する第３の半径ｒ３と幾何学的に関連する。半径ｒ２とともに、半径ｒ１および半径ｒ３は、１対の角度θを形成する。それぞれの角度θは、センサ素子１２２が接触する表面点が弦の中間点と整合する場合には等しくなる。弦距離ｄは、弦と、弦の２つのターミナルｔ１およびｔ２間に存在するセンサ素子１２２が接触する表面点との間の距離である。ロール４０の直径は、次式：
Ｄ＝（ｃ２＋４ｄ２）／４ｄ
により算出することが可能である。ここで、Ｄは円筒体の直径である。
【００４１】
弦距離ｄは、センサ素子１２２の出力に基づいて決定される値であり、センサ素子１２２およびそれぞれの車輪１３０との間の空間的関係である。この空間的関係は、センサ素子１２２および車輪１３０が、ロール４０の表面４１と接触しながら、平行方向に移動する場合、一定に保たれる。弦の長さｃは、２つの車輪１３０の内側下方エッジ間の距離であり、底面１２０および車輪１３０のサイズの構成により決定される空間的関係である。弦の長さｃと、測定により得られる弦距離ｄによって、第２のセンサを必要とすることなく、ロール直径を正確に算出可能である。その精度は、たとえば、約０．０１５インチ（約０．４ｍｍ）の範囲にある。装置１１２の精度は、温度変化により生じる熱膨張分を補填するために、センサ素子１２２により計測される表面の近傍において、ロール４０の温度をセンシングする温度プローブ１３６を備えることにより、さらに向上させることが可能である。このような機能は、ロール工程によりロール４０の温度が上昇しているような場合に、特に有利である。
【００４２】
図１に示す例におけるアーム１６が備えられていない分、図２に示したポータブル装置１１２は、図１に示した装置１２よりもコンパクトでありながら、剛性が高く、コンパクトで比較的軽量な構造をとることが可能である。したがって、装置１１２は、ロール４０の中心により近い位置に重心を有することが可能となり、装置１１２はより良好なバランスをとることができ、オペレータにとってより安全な装置となる。
【００４３】
以上のように、電子マイクロメータシステム１０および１１０は、先行技術であるキャリパ型サドル型マイクロメータが有しない多数の機能および利点を提供する。ポータブル装置１２および１１２は、プローブを両側に備えることなく、円筒体の直径を正確に計測することが可能であるため、比較的コンパクトで軽量である。さらに、装置１２および１１２のハウジング１４および１１４は、非常に剛性が高く、重心の低い薄型構造を提供し、ポータブル装置１２および１１２のバランスおよび取り扱いやすさを向上させる。
【００４４】
コンピュータ２８の計算能力とともに、データのマニピュレーションおよびプレゼンテーションは実質的に制限されない。プロファイリング、評価、ヒストリおよびインベントリを含むトータルロールマネジメントも、本発明により実用可能となる。入手したデータは、パスワードにより制御されたアクセスの異なるレベルに設定することが可能である（たとえば、オペレータおよびマネジメント）。コンピュータ２８のストレージメディアは、個人ユーザの要求と、後続するシステムの改良およびアップグレードに対応できるサイズとすることが可能である。ワイヤレスモジュールを通信装置４８として使用することにより、装置１２および１１２からのデータを、コンピュータ２８が１つのコンポーネントである中央端末に送信することが可能であり、ロールは、企業、製造工場、ロールショップ、オペレータおよび／またはグラインダのレベルにおいて評価される。ロールの在庫および寿命はモニタリングされ、その日に追跡されたそれぞれのロールのヒストリは、耐用年数の終焉に至るまで使用可能となる。
【００４５】
本発明を具体的または特定の実施形態に関して説明したが、当業者により別の構成が採用され得ることは明らかである。たとえば、電子マイクロメータシステム１０および１１０とそのコンポーネントは、本明細書中に記載し図面に示した実施形態とはその外見や構成において異なることができる。システム１０および１１０のコンポーネントの特定の機能は、異なる構成のコンポーネントによっても、類似の機能（必ずしも同等でなくてもよい）が達成可能である。システム１０および１１０および／またはそのコンポーネントの製造には、さまざまな材料を用いることが可能である。さらに、本発明は、開示された実施形態の１つ以上の異なる特徴または態様が組み合わされた追加または代替の実施形態も包含する。したがって、本発明は、必ずしも明細書に記載した実施形態あるいは図面に示した実施形態に限定されない。本明細書中において使用した語および用語は、実施形態を説明する目的で使用されているのであり、必ずしも本発明の範囲を限定するものではない。したがって、本発明の範囲は、本願の特許請求の範囲のみによって限定される。
【図１】
0006541892.tif 000002
【図２】
0006541892.tif 000003