(57)【要約】【課題】印刷機内に設けられた転接する一対のローラ間のニップ幅を測定するニップ幅測定装置に関し、印刷機内の狭隘な場所においても一対のローラ間のニップ幅を非接触で容易に測定できるようにする。【解決手段】測距対象物を計測する際の基準となる測距基準点１ａを内部に有し、この測距基準点１ａが一対のローラ２，３から離隔した位置に固定して配置されるとともに、測距基準点１ａを含みローラ２，３軸に垂直な面内において測距基準点１ａからローラ２，３表面までの距離を、各ローラ２，３への電磁波或いは超音波の照射により各ローラ２，３について少なくとも３点計測する非接触型の測距装置１をそなえ、この測距装置１により得られる計測情報に基づいて一対のローラ２，３間のニップ幅を算出する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷機内に設けられた転接する一対のローラ間のニップ幅を測定する装置であって、
測距対象物を計測する際の基準となる測距基準点を内部に有し、該測距基準点が上記の各ローラから離隔した位置に固定して配置されるとともに、該測距基準点を含み該ローラ軸に垂直な面内において該測距基準点から該ローラ表面までの距離を、各ローラへの電磁波或いは超音波の照射により各ローラについて少なくとも３点計測する非接触型の測距装置と、
該測距装置により計測された各点を、該測距基準点からの距離と該照射の方向とに基づいて該測距基準点を原点として座標変換する座標変換手段と、
該座標変換手段により座標変換された各座標位置に基づいて各ローラの半径及び中心座標位置を算出する第１の算出手段と、
該第１の算出手段により算出された各ローラの半径及び中心座標位置に基づいて該一対のローラ間のニップ幅を算出する第２の算出手段とをそなえている
ことを特徴とする、ニップ幅測定装置。
【請求項２】
該測距装置を該ローラ軸方向に亘って移動させる駆動装置をそなえている
ことを特徴とする、請求項１記載のニップ幅測定装置。
【請求項３】
該駆動装置は、
該測距装置が固設され、螺合孔が形成されたブラケットと、
該ブラケットの螺合孔に螺合し、該一対のローラの軸方向に亘って配置されたボールねじと、
該ボールねじを回転駆動して該ブラケットを該一対のローラの軸方向へ移動する駆動モータと、
該測距装置の該一対のローラ軸方向への移動を支持するガイドレールとをそなえている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のニップ幅測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷機内に設けられた転接する一対のローラ間のニップ幅を測定するニップ幅測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オフセット式輪転印刷機等においては、版胴，インキローラ，ゴム胴，圧胴等の多数の回転ローラや回転シリンダがあり、これらの各回転体は、インキ等の転写経路に応じて適宜圧着状態となって回転するようになっている。
このような各回転体においてインキ転写を良好に行なうためには、各回転体の圧着状態、いわゆるニップ状態（ニップ幅）の調整が必要であり、このため各種のニップ幅測定が行なわれている。
【０００３】
従来のニップ幅測定方法としては、例えば、検査片に粘性物質を塗布し、回転胴間のニップ部に挿入狭持させ、粘性物質を加圧することで凹部内に徐々に浸潤させ、所定時間経過後に抜き出して浸漬跡として写し取られたニップ幅を目盛りで計測する方法が知られている（特許文献１参照）。
また、ニップ幅に関係する物理量（ローラ駆動用モータのトルク）とニップ幅との関係を定める関係式ないしは参照テーブルからなるニップ幅関係情報を予め印刷機の制御装置内に貯蔵し、印刷機の運転中、前記トルクを検出し、この検出されたトルクに対応するニップ幅の値をニップ幅関係情報に基づいて生成し、この生成されたニップ幅の値をローラのニップ幅と推定する方法も知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、図７に示すように、電子複写装置における定着器５１に配設され、互いに転接する一対のローラ５４，５５のニップ幅を測定するための自動測定装置５０も開発されている（特許文献３参照）。
この自動測定装置５０は、基台５２と、測定対象としての定着器５１が据え付けられる据え付け台５３と、この据え付け台５３に対向した基台５２上に起立した状態で設置された取付台５６と、取付治具６０を上下動自在に支持する移動ステージ５７と、移動ステージ５７上部にそなえられ、取付治具６０を移動ステージ５７に沿って上下に移動させるステッピングモータ５９とをそなえて構成されている。また、移動ステージ５７の側面には、取付治具６０の上下移動量を測定するリニアエンコーダ５８がそなえられるとともに、取付治具６０の下面には、据え付け台５３に据え付けられた定着器５１の各ローラ５４，５５の外周面までの距離を非接触状態で測定するためのレーザ変位計６１がそなえられている。
【０００５】
従来の自動測定装置５０は、上述のように構成されているので、図８に示すように、リニアエンコーダ５８とレーザ変位計６１とからの測定結果に基づいてローラ５４及びローラ５５における任意位置Ｐａｉ，Ｐｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）での座標（ｘａｉ，ｙａｉ），（ｘｂｉ，ｙｂｉ）を求め、これらの座標データを基に最小二乗法による円近似計算により、ローラ５４とローラ５５とのそれぞれの外周面を規定する円の円方程式の算出を実行する。そして、近似的に算出された円方程式に基づいて両方程式の共通解を演算することにより、両円の仮想上の交点Ｓ，Ｔにおけるそれぞれの座標（ＸＳ，ＹＳ），（ＸＴ，ＹＴ）を求め、これらの交点座標に基づいて交点Ｓ，Ｔ間の距離ｄＳＴを演算し、この距離ｄＳＴをニップ幅と定義する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２９７６９５号公報（段落番号〔００１２〕〜〔００１４〕、図１〜３）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１１３８４３号公報（図１０）
【０００８】
【特許文献３】
特許第２６７５３３７号公報（第１〜３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術のように、検査片を用いてニップ幅を測定する方法では、オフセット輪転機のような複雑なローラ配置をしている場合、機外からは見えにくい箇所や狭隘な箇所にあるローラ間のニップ幅を測定することは不可能であり、また、検査片を挿入狭持させた時に回転胴のゴムローラに損傷を与えてしまうおそれがあり、ゴムローラに損傷がある状態で印刷を行なった場合、印刷物の品質が低下してしまう。
【００１０】
また、特許文献２の技術のように、ローラ駆動用のトルクを利用してニップ幅を測定する方法では、ローラ間のニップ幅がローラ軸方向に亘って均一であれば有効であるが、実際にはローラ軸方向において全く異なるニップ幅を設定する場合があるため、必ずしも正確に測定できるとは限らない。
さらに、特許文献３の技術のように、レーザ変位計６１を用いてニップ幅を測定する方法では、測定対象物を据え付け台５３に据え付けた状態としなければローラ５４，５５のニップ幅を測定することはできず、また、測定装置自体が大型であるため、当然のことながら、狭隘な箇所に存在するローラ間のニップ幅を測定することは不可能である。
【００１１】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、印刷機内の狭隘な場所においても一対のローラ間のニップ幅を非接触で容易に測定できるようにした、ニップ幅測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のニップ幅測定装置（請求項１）は、印刷機内に設けられた転接する一対のローラ間のニップ幅を測定する装置であって、測距対象物を計測する際の基準となる測距基準点を内部に有し、該測距基準点が上記の各ローラから離隔した位置に固定して配置されるとともに、該測距基準点を含み該ローラ軸に垂直な面内において該測距基準点から該ローラ表面までの距離を、各ローラへの電磁波或いは超音波の照射により各ローラについて少なくとも３点計測する非接触型の測距装置と、該測距装置により計測された各点を、該測距基準点からの距離と該照射の方向とに基づいて該測距基準点を原点として座標変換する座標変換手段と、該座標変換手段により座標変換された各座標位置に基づいて各ローラの半径及び中心座標位置を算出する第１の算出手段と、該第１の算出手段により算出された各ローラの半径及び中心座標位置に基づいて該一対のローラ間のニップ幅を算出する第２の算出手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１３】
該測距装置を該ローラ軸方向に亘って移動させる駆動装置をそなえていることが好ましい（請求項２）。
該駆動装置は、該測距装置が固設され、螺合孔が形成されたブラケットと、該ブラケットの螺合孔に螺合し、該一対のローラの軸方向に亘って配置されたボールねじと、該ボールねじを回転駆動して該ブラケットを該一対のローラの軸方向へ移動する駆動モータと、該測距装置の該一対のローラ軸方向への移動を支持するガイドレールとをそなえていることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６は、本発明の第１実施形態としてのニップ幅測定装置を説明するためもので、図１はその全体を模式的に示す概略構成図、図２はその駆動装置を模式的に示す斜視図、図３はその駆動装置の設置例を示す斜視図、図４はその駆動装置の動作を説明するための斜視図、図５はニップ幅測定方法を説明するための座標を示す図、図６はそのローラのニップ領域を模式的に示す図である。
【００１５】
本実施形態にかかるニップ幅測定装置は、印刷機内に設けられた転接する一対のローラ間のニップ幅を測定する装置であって、図１に示すように、主として、ローラ２とローラ３とのニップ部付近に対向して設置された測距装置１と、測距装置１をローラ２，３の軸方向へ移動する駆動装置４と、測距装置１からの情報に基づいて所定の計算を行なってローラ２，３間のニップ幅を算出するＥＣＵ（電子制御ユニット）５と、ＥＣＵ５により算出された前記ニップ幅を画面表示するディスプレイ９と、駆動装置４を制御するためのスイッチ（操作手段）１１とをそなえて構成されている。
【００１６】
測距装置１は、図１に示すように、ローラ２，３（測距対象物）を計測する際の基準となる測距基準点１ａを内部に有しており、この測距基準点１ａからローラ２，３に向かって電磁波或いは超音波を照射し、その反射時間等に基づいて測距基準点１ａとローラ２表面及びローラ３表面との間の距離を計測するようになっている。すなわち、測距装置１は、非接触で測距基準点１ａと測距対象物までの距離を計測できるようになっている。
【００１７】
また、測距装置１は、測距基準点１ａを含みローラ２，３軸に垂直な面に沿って計測できるようになっており、この面内において各ローラについて少なくとも３点計測するようになっている（これについては後述する）。さらに、測距装置１は、電磁波或いは超音波を照射する方向を変える機構を内部にそなえているので、測距装置１本体が回転しなくても、ローラ２，３軸に垂直な面内における計測が可能である。また、測距装置１は、測距基準点１ａからローラ２，３表面までの距離の情報と併せて、測定方向の情報を後述するＥＣＵ５内の座標変換手段６に入力するようになっている。
【００１８】
図２に示すように、駆動装置４は、測距装置１が固設され、螺合孔４１ａが形成されたブラケット４１と、ブラケット４１の螺合孔４１ａに螺合し、ローラ２，３軸方向に亘って配置されたボールねじ４２と、ボールねじ４２の他端に接続され、ボールねじ４２を回転駆動してブラケット４１をローラ２，３軸方向へ移動する駆動モータ４３と、測距装置１のローラ２，３軸方向への移動を支持（ガイド）するガイドレール４４ａ，４４ｂとをそなえて構成されている。
【００１９】
したがって、駆動モータ４３が回転駆動することで、ボールねじ４２が回転し、ブラケット４１がガイドレール４４ａ，４４ｂに沿ってボールねじ４２の一端から他端まで移動できるようになっている。つまり、ブラケット４１に固設された測距装置１は、ローラ２，３軸方向の任意の位置へ移動できるようになっている。また、図１に示すように、駆動装置４の駆動制御（即ち、駆動モータ４３の駆動制御）は、例えば操作室などに設けられたスイッチ１１により操作できるようになっている。つまり、スイッチ１１を操作することで、ＥＣＵ５内の駆動モータ制御手段１２が駆動装置４の駆動モータ４３の駆動を制御し、所望の位置で測距装置１を停止させたり、移動させたりすることができるようになっている。
【００２０】
また、図３に示すように、駆動装置４のボールねじ４２及びガイドレール４４ａ，４４ｂは、測定対象物となるロール２，３の軸方向長さよりも測距装置１の幅の長さ以上に長く形成されている。従って、例えば駆動装置４を図３に示す位置に設置した場合、測距装置１が図３中符号Ｒで示す位置（即ち、ローラ２，３表面と対向しない位置）に移動することができるので、印刷中には測距装置１をこの位置Ｒに退避させて、ローラ回転により飛散するインキミスト等が測距装置１に付着するのを防止できるようになっている。
【００２１】
このように、印刷中には図４（ａ）に示す位置で測距装置１を退避させ、印刷を行なっていない時には、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、測距装置１を任意の位置へ移動することができ、測距装置１を停止させた位置において測距基準点１ａとローラ２，３との間の距離を計測できるようになっている。
【００２２】
また、ＥＣＵ５には、図１に示すような座標変換手段６，第１の算出手段７，第２の算出手段８に相当する各機能が設けられている。以下、図１及び図５を用いて、ニップ幅測定方法の説明と併せて上記の各機能について説明する。なお、以下では、測距装置１としてレーザ変位計を用いた場合について説明する。
【００２３】
図１に示すようにローラ２，３を対象に測定した場合、レーザが照射される範囲は例えば符号１０で示す範囲となる。
また、レーザ変位計１は、レーザヘッド（測距基準点）１ａからローラ２，３表面までの距離ｄとレーザの照射方向θとを１つのデータとして計測する。そして、このように得られた距離ｄと方向θとが座標変換手段６へ入力されると、座標変換手段６において、上記のｄ，θが式（１）に代入されて計算され、レーザヘッド１ａを原点とする直交座標系に変換されるようになっている。
ｘ＝ｄｃｏｓθ，ｙ＝ｄｓｉｎθ　・・・（１）
【００２４】
図５に示すように、測距装置１によりローラ２及びローラ３の表面において３点ずつ計測が行なわれ、座標変換手段６により各点の座標変換が行なわれると、第１の算出手段７において、座標変換手段６により座標変換された各座標位置に基づいて各ローラ２，３の半径及び中心座標位置が算出されるようになっている。
【００２５】
すなわち、第１の算出手段７では、まず、計測されたローラ２表面の点Ａ（ｘ１，ｙ１），点Ｂ（ｘ２，ｙ２），点Ｃ（ｘ３，ｙ３）から、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分ＡＢ、及び、点Ｂと点Ｃとを結ぶ線分ＢＣが作成される。そして、このときの線分ＡＢの傾き（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）と、線分ＢＣの傾き（ｙ３−ｙ２）／（ｘ３−ｘ２）とが計算され、また、線分ＡＢの中点の座標〔（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ１＋ｙ２）／２〕と、線分ＢＣの中点の座標〔（ｘ２＋ｘ３）／２，（ｙ２＋ｙ３）／２〕が計算される。
【００２６】
次に、このような計算で得られた線分ＡＢの傾きと線分ＡＢの中点の座標とに基づいて、式（２）に示す線分ＡＢの垂直２等分線が計算される。
ｙ＝−ｘ（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）＋（ｘ２−ｘ１）・（ｘ１＋ｘ２）／〔２・（ｙ２−ｙ１）〕＋（ｙ１＋ｙ２）／２　・・・（２）
また、線分ＢＣの傾きと線分ＢＣの中点の座標とに基づいて、式（３）に示す線分ＢＣの垂直２等分線が計算される。
ｙ＝−ｘ（ｘ３−ｘ２）／（ｙ３−ｙ２）＋（ｘ３−ｘ２）・（ｘ２＋ｘ３）／〔２・（ｙ３−ｙ２）〕＋（ｙ２＋ｙ３）／２　・・・（３）
【００２７】
そして、円上の２点からできる線分の垂直２等分線が複数交わるとき、その交点が円の中心となるので、第１の算出手段７では、さらに、上記の垂直２等分線の式に基づいて、ローラ２を近似する円の中心座標Ｏ１（ｘ４，ｙ４）が算出されるようになっている。また、第１の算出手段７では、この中心座標Ｏ１とローラ２表面の座標とから、ローラ２を近似する円の半径ｒ１が算出されるようになっている。
【００２８】
また、上記と同様の計算により、第１の算出手段７では、ローラ３の中心座標Ｏ２（ｘ５，ｙ５）とローラ３の半径ｒ２とが算出されるようになっている。
そして、第２の算出手段８では、第１の算出手段７で算出されたローラ２の中心座標Ｏ１（ｘ４，ｙ４）とローラ３の中心座標Ｏ２（ｘ５，ｙ５）とが、式（４）に代入されて計算され、ローラ２，３を近似する円の中心間距離Ｄが算出されるようになっている。
Ｄ＝〔（ｘ５−ｘ４）２＋（ｙ５−ｙ４）２〕１／２　・・・（４）
【００２９】
また、第２の算出手段８では、上記の中心間距離Ｄが、明治ゴム技報Ｖｏｌ２．Ｎｏ．３工業用ゴムロールの力学特性（高田重作著）に記載の式（５）に代入されて計算され、ローラ２，３間のニップ幅Ｌが算出されるようになっている。そして、このように算出されたニップ幅Ｌが、ディスプレイ９に表示されるようになっている。
Ｌ＝２・〔ｒ１・ｒ２・Ｄ／（ｒ１＋ｒ２）〕１／２　・・・（５）
【００３０】
なお、測距装置１は駆動装置４によりローラ２，３軸方向に亘って移動可能となっているので、上記の計算をローラ２，３の一端から他端まで行なうことで、ローラ２，３の一端から他端までの各位置におけるニップ幅を算出することができる。
【００３１】
このように、本ニップ幅測定装置にかかるニップ幅測定方法によれば、測距装置１により各ローラ２，３において少なくとも３点ずつ測定すればローラ２，３を近似する円の半径と中心座標とを求めることができる。
また、上述した測距装置１のレーザ照射角度としては２０°が良く、好ましくは４０°、さらに好ましくは６０°が良い。レーザ照射角度が２０°よりも極端に小さいと（即ち、測定範囲が極端に狭いと）、この狭隘な範囲に局所的に変形している部分が存在する場合にはその影響を大きく受けてしまうため近似円の精度が低下するが、上記のようにレーザ照射角度を２０°以上にする（計測する３点を離す）ことでローラの局所的な変形を回避することができ、近似円の精度を向上することができる。
【００３２】
なお、もちろん、上記の測定点を２０点以上、あるいは１００点以上に増やしても良い。この場合には、多数の測定点から近似円の中心座標を求める計算を繰り返し行なって複数の中心座標を求め、これら複数の中心座標を平均したり、或いは公知の統計処理を施したりすることで、より正確な中心座標を求めることが可能である。
【００３３】
本発明の一実施形態としてのニップ幅測定装置は、上述のように構成されているので、レーザ変位計を直線移動させて計測する従来技術（特許文献３の技術）のように装置が大型化することはなく、印刷機内の狭隘な場所でも測距装置１を設置でき、機外からは見えない位置においても一対のローラ間のニップ幅を非接触で容易に測定することができる。
【００３４】
また、駆動装置４により、測距装置１がローラ軸方向に移動するので、一対のローラ間のニップ幅をローラ軸方向に亘って測定することができる。従って、印刷機においては、例えば図３に示すような版胴２０と複数のローラ２１，２２，２３は各ローラ間について適切なニップ幅（例えば３〜１０ｍｍ）で、且つ、ローラ軸方向に亘って均一なニップ幅で転接しているが〔図６（ａ）に示すニップ領域〕、印刷機の運転状況やローラの摩耗等が原因で、図６（ｂ）に示すように、ローラ両端部のニップ幅が小さく且つローラ中央部のニップ幅が大きくなったり、図６（ｃ）に示すように、ローラ一端側のニップ幅が小さく且つローラ他端側のニップ幅が大きくなったりした場合でも、ローラ軸方向に亘ってニップ幅を測定することができるので、作業者は上記のようなニップ幅の変化を容易に発見できる。
【００３５】
さらに、測距装置１は非接触型であるので、ローラを構成する材質（ゴム，金属等）に関わらず測定が可能である。また、検査片などをローラ間に挿入させる必要がないので、ローラに損傷を与えないでニップ幅を測定でき、また、作業者がローラに触れたりして汚れることがない。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、本実施形態にかかる測距装置１は電磁波或いは超音波を多方向に照射するタイプであるが、一方向に照射するタイプでも良く、この場合、装置自体をローラに平行な軸周りに回転させれば良い。ただし、測距基準点が軸上に位置するように構成する。
【００３７】
また、各ローラ２，３の中心座標と半径とを求める計算方法、及び、ニップ幅を求める計算方法は上記の実施形態に限定されるものではなく、公知の計算方法（例えば特許文献３の計算方法等）を用いても良い。
さらに、駆動装置４の駆動モータ４３にポテンショメータをそなえ、測距装置１のローラ一端からの移動距離を検出し、測距装置１の移動距離と各位置におけるニップ幅との関係を示すグラフ等をディスプレイ９に表示するようにしても良い。これにより、作業者はローラ軸方向におけるニップ幅変化をより明瞭に知ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のニップ幅測定装置によれば、印刷機内の狭隘な場所においても一対のローラ間のニップ幅を非接触で容易に測定することができる。
請求項２記載の本発明のニップ幅測定装置によれば、一対のローラ間のニップ幅をローラ軸方向に亘って測定することができる。
【００３９】
請求項３記載の本発明のニップ幅測定装置によれば、制御手段により駆動モータを駆動することでボールねじが回転し、ブラケットに固設された測距装置をローラの軸方向に亘って移動させることができる。従って、一対のローラの軸方向の所望の位置においてニップ幅を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのニップ幅測定装置を模式的に示す全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる駆動装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる駆動装置の設置例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる測距装置の動作を説明するための図であって、（ａ）は測距装置をローラ外に退避させた場合を示す斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は測距装置をローラに対向させた場合を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるニップ幅測定方法を説明するための座標を示す図である。
【図６】ローラのニップ領域を模式的に示す図であって、（ａ）はローラ軸方向に亘って均一なニップ幅である場合を示す図、（ｂ）はローラ両端側よりもローラ中央部のニップ幅が大きい場合を示す図、（ｃ）はローラ一端側からローラ他端側へ向かってニップ幅が大きく（又は小さく）なっている場合を示す図である。
【図７】従来のニップ幅の自動測定装置を示す概略構成図である。
【図８】従来のニップ幅の自動測定装置を用いたニップ幅測定方法を説明するための座標を示す図である。
【符号の説明】
１　測距装置
１ａ　測距基準点
２，３，２１，２２，２３　ローラ
４　駆動装置
５　ＥＣＵ（電子制御ユニット）
６　座標変換手段
７　第１の算出手段
８　第２の算出手段
９　ディスプレイ
１０　照射範囲
１１　スイッチ
１２　駆動モータ制御手段
２０　版胴
４１　ブラケット
４１ａ　螺合孔
４２　ボールねじ
４３　駆動モータ
４４ａ，４４ｂ　ガイドレール
５０　自動測定装置
５１　定着器
５２　基台
５３　据え付け台
５４，５５　ローラ
５６　取付台
５７　移動ステージ
５８　リニアエンコーダ
５９　ステッピングモータ
６０　取付治具
６１　レーザ変位計
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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