(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に走行するワークに接触させて回転させる接触ローラと、該接触ローラの回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダと、該エンコーダから出力されるパルス信号の数に予め設定されている測長分解能を乗算してワークの送り長さを演算する測長システムにおいて、
前記接触ローラの周長を測定する周長測定手段と、
測定された周長を前記接触ローラの１回転の間に前記エンコーダから出力されるパルス信号の数で除算して測長分解能を計算する計算手段と、
測定された今回の周長と測定してある前回の周長を比較する比較手段と、
今回と前回の周長の差が所定の誤差以上の場合に、今回の周長を基に算出された新たな測長分解能により、設定されている測長分解能を更新する手段と、を備えたことを特徴とする測長システム。
【請求項２】
前記周長測定手段が、前記接触ローラの軸方向端部を、軸中心を画像上の原点にして撮像する撮像手段と、得られた画像を処理して該接触ローラの直径を算出する画像処理手段であることを特徴とする請求項１に記載の測長システム。
【請求項３】
前記周長測定手段が、前記接触ローラの軸中心に直交する線上で、該軸中心から所定距離の位置に配設された変位センサと、該変位センサによるローラ表面までの検出値を処理して該接触ローラの半径を算出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の測長システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、測長システム、特に測長ローラによる測定精度の低下を防止する際に適用して好適な測長システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属や紙、プラスチックシート等からなる帯状のワークを連続的に送りながら、該ワークに対して印刷等の所定の処理を行う場合、その送り長さを正確に管理する必要があるため、走行するワークの送り長さを測定することが行われている。このようにワークの送り長さを測定する測定器には、大きく分けてローラを走行するワークに接触させ、該ローラの回転からその長さを測定する測長ローラと呼ばれる接触式と、ワークに接触させることなく、光学的にその長さを測定するドップラーレーザ変位計と呼ばれる非接触式の２種類が存在する。
【０００３】
接触式には、非接触式に比べて安価である上に、後者では特に反射率に差がある金属等は測定にばらつきが生じるのに対して、対象の材質による測定のばらつきが少ないという利点がある。しかも、非接触式の測定器の場合は、長期的に連続運転することが困難であることから、接触式が多用されている。
【０００４】
図８（Ａ）には、このような接触式の測定器として使用される測長ローラを、その側面から見た全体の概要を示すように、この測長ローラ１０では、図示しないワークに接触させる接触ローラ１２がフレーム１４に回転可能に軸支され、該接触ローラ１２の回転軸にはカップリング１６を介してエンコーダ１８が連結されている。又、上記接触ローラ１２の外周表面には、同図（Ｂ）に軸方向から見た状態を示すように、ワークとの間の滑りを防止するためにウレタンやゴム等からなるゴム状物質を均一に貼り付けたライニング層１２Ａが形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記測長ローラには、測長対象のワークとの間の滑りを防止するために前記接触ローラに貼付されているライニング層１２Ａは、時間が経つに連れて摩耗し、接触ローラ１２の径が小さくなって周長が短くなるため、時間の経過と共に測長精度が低下することが避けられないという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、走行するワークに接触させる接触ローラの周長が摩耗により短くなることに起因する測定誤差を補正し、安定した測長精度を維持することができる測長システムを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続的に走行するワークに接触させて回転させる接触ローラと、該接触ローラの回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダと、該エンコーダから出力されるパルス信号の数に予め設定されている測長分解能を乗算してワークの送り長さを演算する測長システムにおいて、前記接触ローラの周長を測定する周長測定手段と、測定された周長を前記接触ローラの１回転の間に前記エンコーダから出力されるパルス信号の数で除算して測長分解能を計算する計算手段と、測定された今回の周長と測定してある前回の周長を比較する比較手段と、今回と前回の周長の差が所定の誤差以上の場合に、今回の周長を基に算出された新たな測長分解能により、設定されている測長分解能を更新する手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
即ち、本発明においては、例えば定期的に接触ローラの周長を測定し、経時的な周長の変化を監視すると共に、その周長が所定の誤差を生じる以上に摩耗して短くなった場合には、該周長を基に測長分解能を計算し直し、それにより設定されている値を更新し、補正するようにしたので、接触ローラの摩耗に拘らず、常に高精度の測長が可能となり、安定した測長精度を維持することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る第１実施形態の測長システム全体の概要を示すブロック図を含む概略斜視図である。
【００１１】
本実施形態の測長システムは、連続的に走行する紙等の帯状のワークＷに接触させて回転させる接触ローラ１２と、該接触ローラ１２の回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダ１８とを有する前記図８に示した測長ローラ１０（この図１では省略）を備えていると共に、該エンコーダ１８から出力されるパルス信号をカウントするパルスカウンタボード２０と、該カウンタボード２０によりカウントされたパルス信号の数（以下、パルス数とも言う）に予め設定されている測長分解能を乗算してワークの送り長さを演算する演算装置（パソコン）２２を備えている。
【００１２】
又、本実施形態では、前記接触ローラ１２の周長を測定する周長測定手段として、後に詳述するカメラ（撮像手段）２４と、光源２６による照明下で該カメラ２４により撮像された画像を所定のフォーマットの画像データに変換する画像処理ボード２８と、該ボード２８から入力される画像データに対して、後述する画像処理を行って接触ローラ１２の周長を測定する演算を実行する前記演算装置２２とを備えている。即ち、接触ローラ１２の直径を算出する画像処理手段は、画像処理ボード２８と演算装置２２により構成されている。なお、図中符号２９はバックアップローラである。
【００１３】
又、測定された周長を前記接触ローラ１２の１回転の間に出力されるパルス信号の数で除算して測長分解能を計算する計算手段と、測定された今回の周長と測定してある前回の周長とを比較する比較手段と、今回と前回の周長の差が所定の誤差以上の場合に、今回の周長を基に算出された新たな測長分解能により、それまで設定されていた測長分解能を更新する手段とが、それぞれ前記演算装置２２においてソフトウェアにより構成されている。
【００１４】
前述した如く、本実施形態では、周長測定手段は、前記接触ローラ１２の軸方向端部の近傍に設置されたカメラ２４と、該カメラ２４に接続された画像処理ボード２８と、該ボード２８から入力される画像データを処理する前記演算装置２２とで構成され、カメラ２４は前記接触ローラ１２の軸方向端部全体を軸中心を画像上の原点にして撮像し、演算装置２２は画像処理ボード２８から入力される画像データを処理して該接触ローラ１２の直径を画像処理により算出するようになっている。
【００１５】
この画像処理までを具体的に説明すると、本実施形態では前記カメラ２４により接触ローラ１２の軸方向（長さ方向）端部全体を定期的に撮像し、撮像した画像よりその時点におけるローラ径を算出する。図２にはそのイメージを示し、撮像するにあたっては、接触ローラ１２の偏心対策のために、該ローラ１２の端部（端面）の所定位置には、図２（Ａ）にイメージを示すように、目印Ｍを付けておき、常に同じ位置をカメラ２４により入力し、その位置について画像処理ができるようにしてある。又、同図（Ｂ）に画像のイメージを示すように、＋印で示す画像の中心（画像上の座標の原点）に接触ローラ１２の軸中心が一致するように撮像する。画像上の原点（ローラの中心座標）は予め初期値として与えておくことにより、画像処理によりローラの直径Ｄを容易に求めることができるようになっている。直径Ｄが得られると、測長分解能：λ［ｍｍ／Pulse]は次式
λ＝（π×Ｄ）／（１回転分のエンコーダのパルス数）      …（１）
により求められる。
【００１６】
次に、本実施形態の作用を、図３のフローチャートに従って説明する。
【００１７】
ワークＷの走行開始と共に、接触ローラ１２の周長変化の追跡を開始し（ステップ１）、前記カメラ２４により定期的に接触ローラ１２の端部を撮像（画像入力）し（ステップ２）、その画像を前記画像処理ボード２８を介して前記演算装置２２に入力して画像処理し（ステップ３）、撮像時点におけるローラ径Ｄを算出すると共に、前記（１）式により測長分解能を算出し（ステップ４）、該分解能とそれまで設定されていた前回の分解能とを比較し（ステップ５）、今回の分解能が前回のそれに比較して誤差が問題になるほど低下しているか否かを判定し（ステップ６）、低下している場合には今回の分解能に更新し（ステップ７）、次いでステップ１に戻って再び監視を開始し、前記処理を繰り返す。
【００１８】
以上詳述した本実施形態によれば、必然的に生じる接触ローラの摩耗に起因する測長誤差を自動的に補正し、測長精度の低下を防止することができる。又、ローラ径を定期的に測定し、測長分解能を自動更新することにより、安定した測定精度を維持することができる。
【００１９】
図４は、本発明に係る第２実施形態の測長システム全体の概要を示す、前記図１に相当する概略斜視図である。
【００２０】
本実施形態の測長システムは、前記第１実施形態ではカメラ２４、画像処理ボード２８及び演算装置２２で構成されていた周長測定手段として、変位センサ３０、該センサ３０から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ボード３２、及び該ボード３２から入力されるデジタル信号を処理する演算装置２２を備えるようにした以外は、前記図１に示したものと実質的に同一である。
【００２１】
本実施形態では、上記変位センサ３０は、図５（Ａ）に模式的に示すように、接触ローラ１２の軸中心に直交する線上で、該軸中心から所定の距離Ｌの位置に配設され、固定されている。そして、前記演算装置２２は、Ａ／Ｄ変換ボード３２を介してデジタル信号として入力されてくる変位センサ３０による検出値を、以下のように処理して該接触ローラ１２の半径を算出し、周長を測定するようになっている。
【００２２】
周長、即ちローラ径Ｄは、変位センサ３０から出力されるロール表面までの距離ｄと半径Ｄ／２との関係を使って、次式
ｄ＝Ｌ−Ｄ／２      ∴Ｄ＝２（Ｌ−ｄ）        …（２）
により算出される。即ち、この変位センサ３０によっては接触ローラ１２の半径を測定していることになる。
【００２３】
なお、図５（Ｂ）に示すように、出力される距離ｄの値は、接触ローラ１２の偏心により、その回転（エンコーダ出力のＺ相間）毎に周期的に変化するため、１回転分の平均値を使用する。但し、常に一定の位置の半径、例えばＺ相の立上がりのタイミングで測定した半径、即ち距離ｄから前記（２）式によりローラ径を求めるようにしてもよい。
【００２４】
前記変位センサ３０の出力値は、ノイズ等の影響を受け易いため、近傍の移動平均Ｄ′を次式
Ｄ′＝ΣＤ／（センサのサンプリング数）        …（３）
により求め、周長分解能λ［ｍｍ／Pulse］を次式
λ＝（π×Ｄ′）／（１回転分のエンコーダのパルス数）  …（４）
により算出する。
【００２５】
本実施形態においては、図６のフローチャートに示すように、ステップ１２、１３で前記図３に示した第１実施形態の場合のステップ２〜４の代わりに、上述した変位センサ３０による計測と、演算装置２２によるローラ径と測長分解能の算出を行うことにより、同様に安定した測長精度を維持することができる。
【００２６】
【実施例】
図７は、第２実施形態の測長システムを適用したマーキング装置の要部を示す概略斜視図である。この装置では、ＲＭ（リムーバブル）ドライブローラ３４により矢印で示す流れ方向に搬送されるワークＷに対してインクジェット３６によりマーキングする際、その位置決めのために前記接触ローラ１２を有する測長ローラ１０により送り長さを測定している。因みに、ワークＷとしては印刷紙を、マークとしては見当マークを挙げることができる。
【００２７】
前述した如く、測長ローラ１０を長期間使用していると接触ローラ１２が磨り減って径が小さくなってしまう。そのために測長分解能も小さくなり、正確な位置へのマーキングができなくなってしまう。
【００２８】
そこで、前記第２実施形態による測定方法を使って接触ローラ１２の径を計測し、該ローラの径の変化に伴なって測長分解能を順次更新していくことにより、常に正確なワークの送り量を測定できるようになる。これにより、マーキングの位置ずれが生じることを確実に防止できる。なお、説明は省略するが、前記第１実施形態の測長システムを適用する場合も同様である。
【００２９】
いま、使用する測長ローラ１０の仕様が、エンコーダ：５，０００［Pulse／回転］、接触ローラの径：８０［ｍｍ］であり、測長分解能が５０［μｍ／Pulse］であったとする。この測長ローラ１０により測長を継続した結果、接触ローラ１２が均一に摩耗し、その径が７８［ｍｍ］になったとすると、測長分解能は４９［μｍ／Pulse］となり、該ローラ１２の１回転で生じる誤差が６．２８３［μｍ］となる。
【００３０】
そして、測長分解能の許容誤差が１［μｍ／Pulse］未満であるとすると、明らかに（前回の測長分解能）＞（今回の測長分解能）であるから、測長分解能は自動的に更新される。以上より、必然的に生じるローラの摩耗（縮小化）に関係なく、安定した測長精度を提供することができ、生産性向上に大きく寄与することができる。
【００３１】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３２】
例えば、前記実施形態では、具体例としてマーキング装置を取り上げたが、本発明の測長システムを適用できる対象はこれに限定されない。
【００３３】
又、前記実施形態では、接触ローラ１２の周長を直径又は半径を測定して求める場合を示したが、これに限定されず、周長を直接測定するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００３４】
又、前記実施形態では、今回と前回の周長の比較を、該周長から算出される測長分解能について行う場合を示したが、これに限定されず、周長そのものを比較してもよいことは言うまでもなく、周長を計算する前の直径又は半径を比較するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、走行するワークに接触させる接触ローラの周長が摩耗により短くなることに起因する測定誤差を補正し、安定した測長精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の測長システムの概要を示す概略斜視図
【図２】第１実施形態における周長測定の原理を示す線図
【図３】第１実施形態の作用を示すフローチャート
【図４】本発明に係る第２実施形態の測長システムの概要を示す概略斜視図
【図５】第２実施形態における周長測定の原理を示す線図
【図６】第２実施形態の作用を示すフローチャート
【図７】第２実施形態の測長システムを適用したマーキング装置の概要を示す概略斜視図
【図８】測長ローラの概要を示す正面図、側面図
【符号の説明】
１０…測長ローラ
１２…接触ローラ
１２Ａ…ライニング層
１４…フレーム
１６…カップリング
１８…エンコーダ
２０…パルスカウンタボード
２２…演算装置
２４…カメラ
２６…光源
２８…画像処理ボード
３０…変位センサ
３２…Ａ／Ｄ変換ボード
３４…ＲＭドライブローラ
３６…インクジェット
【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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