(57)【要約】  工業用ロールの回転位置を決定する方法は、（ａ）長手方向の軸を有する、回転する工業用ロールを提供するステップであって、工業用ロールがその一端に取り付けられた加速度計を有し、工業用ロールが複数のセンサをさらに含むステップと、（ｂ）加速度計によって提供された第１の重力ベクトルに基づき、ロールのプリトリガ角度位置を決定するステップと、次いで、（ｃ）加速度計によって提供された、大きさが典型的なノイズ信号の大きさより大きい分だけ第１の重力ベクトルの大きさと異なる第２の重力ベクトルに基づき、ロールのトリガ角度位置を決定するステップと、（ｄ）ロールがトリガ角度位置を通過した後、センサからデータを収集するステップと、（ｅ）トリガ角度位置の決定に基づき、ステップ（ｄ）で収集されたデータを、複数のセンサのそれぞれのセンサと整合させるステップとを含む。
2016522885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業用ロールの回転位置を決定する方法であって、
（ａ）長手方向の軸を有する、回転する工業用ロールを提供するステップであって、前記工業用ロールがその一端に取り付けられた加速度計を有するステップと、
（ｂ）前記加速度計で生成された重力ベクトルを検出するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）で検出された前記重力ベクトルの大きさおよび方向を、所定のプリトリガ重力ベクトルと比較するステップと、
（ｄ）（ｂ）で検出された前記重力ベクトルの絶対値が前記プリトリガ重力ベクトルの絶対値に達していない場合には、ステップ（ｂ）および（ｃ）を繰り返し、そうでなければ、ステップ（ｅ）に進むステップと、
（ｅ）前記加速度計で生成された重力ベクトルを検出するステップと、
（ｆ）（ｅ）で検出された大きさおよび方向を、所定のトリガ重力ベクトルと比較するステップであって、前記トリガ重力ベクトルの大きさの絶対値が、前記加速度計によって生成される典型的なノイズ信号より大きい量だけ前記プリトリガ重力ベクトルの大きさの絶対値と異なるステップと、
（ｇ）ステップ（ｆ）で検出された前記重力ベクトルの前記大きさの絶対値が前記トリガ重力ベクトルの前記大きさの前記絶対値に達している場合には、ステップ（ｅ）および（ｆ）を繰り返し、そうでなければ、ステップ（ｈ）に進むステップと、
（ｈ）ステップ（ｅ）で検出された前記重力ベクトルに基づき、前記ロールの前記回転位置を決定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記工業用ロールが、それぞれが動作パラメータを検出するように構成された複数のセンサを含み、前記ロール上の前記センサの位置が、ステップ（ｈ）で決定された前記ロールの前記回転位置に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記センサが、前記ロールの前記長手方向の軸と一致する軸を有する螺旋体として配置される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記センサが圧力を検出するように構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記工業用ロールがポリマーカバーを含み、前記センサが、少なくとも部分的に前記カバーに埋め込まれる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記プリトリガ重力ベクトルと前記トリガ重力ベクトルの間の大きさの違いが、約０．１Ｇから０．９Ｇの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記プリトリガ重力ベクトルによって示される前記ロールの角度位置と、前記トリガ重力ベクトルによって示される角度位置が、１０〜１２０度だけ離される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
工業用ロールの前記回転位置を決定する方法であって、
（ａ）長手方向の軸を有する、回転する工業用ロールを提供するステップであって、前記工業用ロールがその一端に取り付けられた加速度計を有し、前記工業用ロールが、それぞれが動作パラメータを検出するように構成された複数のセンサをさらに含むステップと、
（ｂ）前記加速度計によって提供された第１の重力ベクトルに基づき、前記ロールのプリトリガ角度位置を決定するステップと、次いで、
（ｃ）前記加速度計によって提供された、大きさが、典型的なノイズ信号の大きさより大きい分だけ前記第１の重力ベクトルの大きさと異なる第２の重力ベクトルに基づき、前記ロールのトリガ角度位置を決定するステップと、
（ｄ）前記ロールが前記トリガ角度位置を通過した後、前記センサからデータを収集するステップと、
（ｅ）前記トリガ角度位置の前記決定に基づき、ステップ（ｄ）で収集された前記データを、前記複数のセンサのそれぞれのセンサと整合させるステップと
を含む方法。
【請求項９】
前記センサが、前記ロールの前記長手方向の軸と一致する軸を有する螺旋体として配置される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記センサが圧力を検出するように構成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記工業用ロールがポリマーカバーを含み、前記センサが、少なくとも部分的に前記カバーに埋め込まれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記プリトリガ重力ベクトルと前記トリガ重力ベクトルの間の大きさの違いが、約０．３Ｇから０．９Ｇの間である、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記プリトリガ角度位置および前記トリガ角度位置に関連付けられる角回転の違いが、約３０から１２０度の間である、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
工業用ロールの回転位置を決定するためのシステムであって、
長手方向の軸を有する工業用ロールと、
前記工業用ロールの一端に取り付けられた加速度計と、
前記ロールに取り付けられ、それぞれが動作パラメータを検出するように構成された複数のセンサと、
前記複数のセンサおよび前記加速度計に関連付けられたプロセッサと
を備え、前記プロセッサが、
（ａ）前記加速度計によって提供された第１の重力ベクトルに基づき、前記ロールのプリトリガ角度位置を決定し、次いで、
（ｂ）前記加速度計によって提供された、大きさが、典型的なノイズ信号の大きさより大きい分だけ前記第１の重力ベクトルの大きさと異なる第２の重力ベクトルに基づき、前記ロールのトリガ角度位置を決定し、
（ｃ）前記ロールが前記トリガ角度位置を通過した後、前記センサからデータを収集し、
（ｄ）前記トリガ角度位置の前記決定に基づき、ステップ（ｃ）で収集された前記データを、前記複数のセンサのそれぞれのセンサと整合させる
ように構成されるシステム。
【請求項１５】
前記センサが、前記ロールの前記長手方向の軸と一致する軸を有する螺旋体として配置される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記センサが圧力を検出するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記工業用ロールがポリマーカバーを含み、前記センサが、少なくとも部分的に前記カバーに埋め込まれる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プリトリガ重力ベクトルと前記トリガ重力ベクトルの間の大きさの違いが、約０．４Ｇから０．８Ｇの間である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記プリトリガ角度位置および前記トリガ角度位置に関連付けられる角回転の違いが、約５０から１１０度の間である、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、一般に工業用ロールに関し、より詳細には製紙用ロールに関する。
【０００２】
［関連出願］
本出願は、その開示全体が本明細書の一部をなすものとする、２０１３年４月１９日出願の米国特許仮出願第６１／８１３，７６７号の利益および優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
典型的な製紙プロセスでは、セルロース系繊維（紙の「紙料」として知られる）の水スラリーまたは懸濁液が、２つ以上のロールの間を移動する編まれたワイヤおよび／または合成材料でできたエンドレスベルトの上方ラン（ｕｐｐｅｒ  ｒｕｎ）の上部に供給される。しばしば「フォーミングファブリック」と呼ばれるこのベルトは、紙の紙料のセルロース系繊維を水性媒体から分離するフィルタとして動作する、その上方ランの上面の製紙用の面を提供し、それによって湿紙ウェブを形成する。水性媒体は、重力またはファブリックの上方ランの下面（すなわち「機械側」）に設けられた真空によって、排出孔として知られるフォーミングファブリックのメッシュ開口部を通って流出する。
【０００４】
フォーミング部を出た後、紙ウェブは、抄紙機のプレス部に移され、そこで、通常は「プレスフェルト」と呼ばれる別のファブリックで覆われた、１つまたは複数のプレス（しばしばローラプレス）のニップに通される。プレスからの圧力がウェブから余分な水分を除去し、水分の除去はしばしば、プレスフェルトの「バット」層の存在によって強化される。次いで、紙は、さらに水分を除去するためのドライヤ部に移される。乾燥後、紙は、二次的な処理およびパッケージングの準備ができた状態になる。
【０００５】
通常、プレス部など製紙機の様々な部分に、円筒形のロールが利用される。そうしたロールは、高い動荷重および温度、ならびに攻撃的なまたは腐食性の化学薬品に曝される可能性がある厳しい環境にあり、そこで動作する。一例として、典型的な製紙工場では、ロールは、繊維ウェブシートを処理ステーション間で運ぶためだけではなく、プレス部およびカレンダロールの場合には、ウェブシート自体を処理して紙にするためにも用いられる。
【０００６】
通常、製紙機内部の異なる位置にあるロールは、異なる機能を果たすことが求められるため、製紙に用いられるロールは、製紙機内部の場所を考慮して構築される。製紙用ロールは多くの異なる性能要求を有する可能性があること、また金属ロール全体の交換はきわめて費用がかかる可能性があることから、多くの製紙用ロールは、典型的な金属製のコアの外周面を囲むポリマーカバーを含む。カバーに使用される材料を変えることにより、カバーの設計者は、ロールに製紙の用途が要求するような様々な性能特性を与えることができる。また、金属ロールを覆うカバーの修理、再研磨または交換は、金属ロール全体を交換するよりかなり安価にすることができる。カバー用の例示的なポリマー材料は、天然ゴム、ネオプレン、スチレンブタジエン（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（「ＣＳＰＥ」−ＤｕＰｏｎｔ製のＨＹＰＡＬＯＮという商品名でも知られている）、ＥＤＰＭ（エチレンプロピレンジエンモノマーで形成されるエチレンプロピレンターポリマーに与えられる名称）などの合成ゴム、ポリウレタン、熱硬化性複合材料、および熱可塑性複合材料を含む。
【０００７】
多くの例において、ロールカバーは、少なくとも２つの別個の層、すなわち、コアの上に重なり、コアに対する結合を提供する基層と、基層の上に重なり、基層に結合し、ロールの外面の役目を果たす上部紙料（ｔｏｐｓｔｏｃｋ）層とを含む（一部のロールは、基層と上部紙料層によって挟まれた中間の「タイイン（ｔｉｅ−ｉｎ）」層も含む）。こうした材料のための層は、通常、カバーに動作のための規定された組の物理特性を提供するように選択される。製紙環境に耐えるために、物理特性は、必要な強度、弾性係数、ならびに高温、水および厳しい化学物質に対する耐性を含む可能性がある。加えて、カバーは通常、それらが実施するプロセスに適した所定の表面硬さを有するように設計され、通常は紙シートを損傷することなく紙シートがカバーから「離れる」ことを必要とする。また、経済的にするために、カバーは耐摩耗性かつ耐摩損性とすべきである。
【０００８】
紙ウェブは製紙機を通して運ばれるため、紙ウェブが受ける圧力プロファイルを理解することがきわめて重要になる場合がある。圧力の変動は、ウェブから排出される水の量に影響を及ぼす可能性があり、それが最終的なシートの含水量、厚さおよび他の特性に影響を及ぼす可能性がある。したがって、ロールによって加えられる圧力の大きさは、抄紙機によって製造される紙の品質に影響を及ぼす可能性がある。
【０００９】
ロールの他の特性も重要になる場合がある。例えば、ロールカバーが幅方向に受ける応力およびひずみは、カバーの耐久性および寸法安定性に関する情報を提供することができる。加えて、ロールの温度プロファイルは、カバーの潜在的に問題のある領域を特定する助けとなり得る。
【００１０】
工業用ロールのカバーの中に、圧力センサおよび／または温度センサを含めることが知られている。例えば、Ｍｏｓｃｈｅｌ、他の米国特許第５，６９９，７２９号は、ロールのポリマーカバーに埋め込まれた複数の圧力センサを含む、螺旋状に配設されたリードを備えるロールについて記載している。センサは、ロールの長さに沿った様々な軸方向位置における圧力の示度を与えるために、螺旋状に配設される。通常、センサは、センサ信号を送る信号伝達部材によって、信号を処理して圧力および位置の情報を提供するプロセッサに接続される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールの回転位置を決定する方法を対象とする。その方法は、
（ａ）長手方向の軸を有する、回転する工業用ロールを提供するステップであって、工業用ロールがその一端に取り付けられた加速度計を有するステップと、
（ｂ）加速度計で生成された重力ベクトルを検出するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）で検出された重力ベクトルの大きさおよび方向を、所定のプリトリガ重力ベクトルと比較するステップと、
（ｄ）（ｂ）で検出された重力ベクトルの絶対値がプリトリガ重力ベクトルの絶対値に達していない場合には、ステップ（ｂ）および（ｃ）を繰り返し、そうでなければ、ステップ（ｅ）に進むステップと、
（ｅ）加速度計で生成された重力ベクトルを検出するステップと、
（ｆ）（ｅ）で検出された大きさおよび方向を、所定のトリガ重力ベクトルと比較するステップであって、トリガ重力ベクトルの大きさの絶対値が、加速度計によって生成される典型的なノイズ信号より大きい量だけプリトリガ重力ベクトルの大きさの絶対値と異なるステップと、
（ｇ）ステップ（ｆ）で検出された重力ベクトルの大きさの絶対値がトリガ重力ベクトルの大きさの絶対値に達している場合には、ステップ（ｅ）および（ｆ）を繰り返し、そうでなければ、ステップ（ｈ）に進むステップと、
（ｈ）ステップ（ｅ）で検出された重力ベクトルに基づき、ロールの回転位置を決定するステップと
を含む。
【００１２】
第２の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールの回転位置を決定する方法を対象とし、その方法は、
（ａ）長手方向の軸を有する、回転する工業用ロールを提供するステップであって、工業用ロールがその一端に取り付けられた加速度計を有し、工業用ロールが、それぞれが動作パラメータを検出するように構成された複数のセンサをさらに含むステップと、
（ｂ）加速度計によって提供された第１の重力ベクトルに基づき、ロールのプリトリガ角度位置を決定するステップと、次いで、
（ｃ）加速度計によって提供され、大きさが、典型的なノイズ信号の大きさより大きい分だけ第１の重力ベクトルの大きさと異なる第２の重力ベクトルに基づき、ロールのトリガ角度位置を決定するステップと、
（ｄ）ロールがトリガ角度位置を通過した後、センサからデータを収集するステップと、
（ｅ）トリガ角度位置の決定に基づき、ステップ（ｄ）で収集されたデータを複数のセンサのそれぞれのセンサと整合させるステップと
を含む。
【００１３】
第３の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールの回転位置を決定するためのシステムを対象とし、そのシステムは、長手方向の軸を有する工業用ロールと、工業用ロールの一端に取り付けられた加速度計と、ロールに取り付けられ、それぞれが動作パラメータを検出するように構成された複数のセンサと、複数のセンサおよび加速度計に関連付けられたプロセッサとを備える。プロセッサは、
（ａ）加速度計によって提供された第１の重力ベクトルに基づき、ロールのプリトリガ角度位置を決定し、次いで、
（ｂ）加速度計によって提供され、大きさが、典型的なノイズ信号の大きさより大きい分だけ第１の重力ベクトルの大きさと異なる第２の重力ベクトルに基づき、ロールのトリガ角度位置を決定し、
（ｃ）ロールがトリガ角度位置を通過した後、センサからデータを収集し、
（ｄ）トリガ角度位置の決定に基づき、ステップ（ｃ）で収集されたデータを複数のセンサのそれぞれのセンサと整合させる
ように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による、動作パラメータを検出するためのセンサを有する工業用ロールの正面図である。
【図２】加速度計がその上に取り付けられた工業用ロールの端面図であり、様々なロールの位置にある加速度計について測定される力ベクトルを概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態による位置決定システムの概略図である。
【図４Ａ】ロールの位置に応じた加速度計の力をプロットしたグラフである。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に従って例示的なプリトリガ値およびトリガ値が示される、ロールの位置に応じた加速度計の力をプロットしたグラフである。
【図５】本発明の実施形態による動作の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、添付図面を参照して本発明についてさらに詳しく説明する。本発明は、示される実施形態に限定されるものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本発明を当業者に十分かつ完全に開示するためのものである。図面では、全体を通して類似の番号は類似の要素を指す。明確にするために、いくつかの構成要素の厚さおよび寸法は、誇張されていることがある。
【００１６】
簡潔かつ／または明確にするために、よく知られている機能または構造は、詳しく説明しないことがある。
【００１７】
別段の定義がない限り、本明細書において用いられるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書において本発明の説明に使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。本発明の説明および添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈において別段の明示がない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書において使用されるとき、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、関連付けられ列挙された項目の１つまたは複数のすべての組み合わせを含む。使用される場合、用語「付着される（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「相互接続される（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「接触する（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ）」、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「取り付けられる（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「上に重なる（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」などは、別段の言及がない限り、要素間の直接的もしくは間接的な付着または接触を意味する可能性がある。
【００１８】
以下では、本発明の実施形態による方法、装置（システム）および／またはコンピュータプログラム製品のブロック図および／または流れ図を参照して、本発明について説明する。ブロック図および／または流れ図の各ブロック、ならびにブロック図および／または流れ図中のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実装することが可能であることが理解される。こうしたコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特定目的のコンピュータ、回路および／または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに対して与えられ、コンピュータおよび／または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行する命令が、ブロック図および／または流れ図の１つまたは複数のブロックにおいて指定される機能／動作を実装するための手段を生成するような機械をもたらすことが可能である。
【００１９】
こうした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可能なデータ処理装置に特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータで読み取り可能なメモリに格納し、コンピュータで読み取り可能なメモリに格納された命令が、ブロック図および／または流れ図の１つまたは複数のブロックにおいて指定される機能／動作を実装する命令を含む製品をもたらすような特定の方法で機能することも可能である。
【００２０】
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可能なデータ処理装置にロードして、一連の動作ステップをそのコンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実施させ、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置で実行する命令が、ブロック図および／または流れ図の１つまたは複数のブロックにおいて指定される機能／動作を実装するためのステップを提供するようなコンピュータによって実装されるプロセスをもたらすことも可能である。
【００２１】
それに応じて、本発明は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）として具体化することができる。さらに本発明の実施形態は、命令実行システムが使用する、または命令実行システムと接続して使用する媒体に組み込まれたコンピュータで使用可能またはコンピュータで読み取り可能なプログラムコードを有する、コンピュータで使用可能またはコンピュータで読み取り可能な非一時的記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形をとることができる。
【００２２】
コンピュータで使用可能またはコンピュータで読み取り可能な媒体は、それだけに限らないが、例えば電子的、電磁的もしくは半導体のシステム、装置またはデバイスなど、非一時的なコンピュータで読み取り可能な媒体とすることができる。コンピュータで読み取り可能な媒体のさらに具体的な例（網羅的ではないリスト）は、１つもしくは複数のワイヤを有する電気接続、持ち運び可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、および持ち運び可能なコンパクトディスク形の読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）を含む。
【００２３】
次に図１を参照すると、図１には、概括的に２０で表される工業用ロールが示されている。ロール２０は長手方向の軸Ａを有し、中空円筒形のシェルまたはコア２２（図１には示さず）、およびコア２２を取り囲むカバー２４（通常、１つまたは複数のポリマー材料で形成される）を含む。圧力を感知するための感知システム２６は、１対の電気リード２８ａ、２８ｂ、およびそれぞれがカバー２４に埋め込まれた複数の圧力センサ３０を含む。本明細書で使用されるとき、センサがカバーに「埋め込まれる」とは、センサがカバーの中に完全に含まれることを意味し、センサがカバーの特定の層または層の組に「埋め込まれる」とは、センサがその層または層の組の中に完全に含まれることを意味する。感知システム２６は、圧電センサ３０によって生成された信号を処理するプロセッサ３２も含む。
【００２４】
コアは通常、鋼または鋳鉄などの金属材料で形成される。コアは、中実でも中空でもよく、中空の場合には、圧力またはロールのプロファイルを変えることが可能なデバイスを含むことができる。
【００２５】
カバー２４は、任意の形をとること、ならびに当業者にはロールとの使用に適していることが認識される任意のポリマー材料および／またはエラストマー材料で形成することが可能である。例示的な材料は、天然ゴム、ネオプレン、スチレンブタジエン（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（「ＣＳＰＥ」−ＨＹＰＡＬＯＮという商品名でも知られている）、ＥＤＰＭ（エチレンプロピレンジエンモノマーで形成されるエチレンプロピレンターポリマーに与えられる名称）などの合成ゴム、エポキシ樹脂、およびポリウレタンを含む。カバー２４は、補強材料および充填材料、添加剤などを含むこともできる。例示的な追加の材料は、それぞれの開示全体が本明細書の一部をなすものとする、Ｓｔｅｐｈｅｎｓの米国特許第６，３２８，６８１号、Ｊｏｎｅｓの米国特許第６，３７５，６０２号およびＧｕｓｔａｆｓｏｎの米国特許第６，９８１，９３５号、ならびにＢｕｔｔｅｒｆｉｅｌｄの米国特許出願公開第２００７／０１１１８７１号において論じられている。
【００２６】
多くの例において、カバー２４は複数の層を含む。複数の層を有する例示的なロールの構造は、その開示全体が本明細書の一部をなすものとする、Ｐａｋの米国特許第８，３４６，５０１号およびＭｏｏｒｅの米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号に記載されている。
【００２７】
再び図１を参照すると、感知システム２６のセンサ３０は、当業者には圧力を検出するのに適していると認識される、圧電センサ、光学センサなどを含む任意の形状または形をとることができる。例示的なセンサは、それぞれの開示が引用することによって本明細書の一部をなすものとする、Ｍｏｓｃｈｅｌ等の米国特許第５，６９９，７２９号、Ｍｏｏｒｅの米国特許第５，５６２，０２７号、Ｇｕｓｔａｆｓｏｎの米国特許第６，９８１，９３５号およびＭｅｌｌｅｒの米国特許第６，４２９，４２１号、ならびにＭｏｏｒｅの米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号およびＧｕｓｔａｆｓｏｎの米国特許出願公開第２００６／０２４８７２３号において論じられている。圧電センサは、圧力、温度または他の物理パラメータの変化を受けると圧電気を示す任意のデバイスを含むことができる。「圧電気」は、機械的な応力または他の応力を受けた誘電体結晶中の電気または電気極性の発生として定義され、そうした電気または電気極性の大きさは、それを電気ノイズと区別するのに十分なものである。例示的な圧電センサは、ＰＺＴ型チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミック、水晶、合成水晶、電気石、オルトリン酸ガリウム、ＣＧＧ（Ｃａ３Ｇａ２Ｇｅ４Ｏ１４）、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ロッシェル塩、および硫酸リチウム一水和物で形成された圧電センサを含む。特にセンサ材料は、３５０°Ｆ、場合により６００°Ｆより高いキュリー温度を有することができ、それにより、しばしば製紙環境においてロールが受ける温度での正確な感知を可能にすることができる。センサ３０の典型的な外形寸法（すなわち、長さ、幅、直径など）は、約２ｍｍから２０ｍｍの間であり、センサ３０の典型的な厚さは、約０．０５０８ｍｍから５．０８ｍｍ（約０．００２から０．２インチ）の間である。
【００２８】
示される実施形態において、センサ３０は、タイル形、すなわち正方形かつ平坦であるが、他の形状のセンサおよび／または開口部が適している場合もある。例えば、センサ３０自体が、長方形、円形、環形、三角形、楕円形、六角形、八角形などでもよい。またセンサ３０は、中実であっても、内部または外部の開口部を含んでもよい（すなわち、開口部が閉じた周縁を有すること、またはセンサ３０が「Ｕ」もしくは「Ｃ」の形をとるように、開口部を開放端式にすることができる）。例えば、その開示全体が本明細書の一部をなすものとする、Ｇｕｓｔａｆｓｏｎの米国特許出願公開第２００６／０２４８７２３号を参照されたい。
【００２９】
センサ３０は、ロール１０の長手方向の軸Ａと実質的に一致する長手方向の軸を有する螺旋体として配置される。示される実施形態では、センサ３０は、ほぼ（ｍｏｓｔ  ｏｆ）１巻きの螺旋コイルを画成するが、他の実施形態では、センサ３０が複数の巻きのコイルを画成しても、１巻きより小さいコイルを画成してもよい。またいくつかの実施形態では、複数組または複数列のセンサ３０を使用することもできる。
【００３０】
センサ３０は、圧力以外（例えば、温度または水分）の動作パラメータを検出するように構成することが可能であり、それでも本発明の実施形態における使用に適切であり得ることも注目すべきである。
【００３１】
前述のように、センサが回転ロールの上に取り付けられるとき、回転ごとに、特定の点でのデータの収集またはいくつかの他の動作をトリガすることが必要になる場合がある。図２に示すように、工業用ロールは、ロール１０の位置の決定を助けるためにロール１０の端部に取り付けられた加速度計４２を含むことができる。加速度計４２は、従来の構造のものとすることができる。加速度計４２は、典型的な構造のものとすることができるが、移動する物体の加速度の重力に対する大きさおよび方向を検出するように構成され、加速度の大きさおよび方向に基づき、重力ベクトルを生成することができる。
【００３２】
加速度計４２がロール１０の長手方向の軸に対して接線方向に取り付けられる場合、ロール１０がその長手方向の軸Ａのまわりを回転すると、ロール１０の回転によって誘起される重力ベクトルは、その角度位置に基づいて変化する。図２を参照すると、加速度計４２が（図２では０度として示される）３時の位置にあるとき、重力ベクトルは下方を向き、１Ｇの大きさを有する。加速度計４２が（図２では９０度として示される）６時の位置にあるとき、重力ベクトルは加速度計のベクトルに直交しているため、加速度計４２はゼロを示す。加速度計４２が（図２では１８０度として示される）９時の位置にあるとき、加速度計４２は−１Ｇを示し、（図２では２７０度として示される）１２時の位置では、加速度計４２はゼロを示す。加速度計４２は長手方向の軸Ａに対して接線方向に取り付けられるため、回転によって加速度計４２で生成される遠心力は、重要な要因（ｆａｃｔｏｒ）ではない。本明細書で使用されるとき、記号「Ｇ」は、加速度計４２によって検出される加速度（大きさと方向の両方）を指し、当業者には、加速度計のデータは（長さ／時間２の単位で測定される）加速度を示し、「Ｇ」はそうした加速度に対する略記であり、「１Ｇ」は地球の重力場によって生成される加速度であることが理解されるであろう。加速度計がロールの端部に回転軸に対して周方向に取り付けられた回転ロールの場合、「１Ｇ」は測定される最大の加速度であり、「−１Ｇ」は最小の加速度（すなわち、測定値「１Ｇ」の方向と反対方向の加速度）である。
【００３３】
図３は、加速度計４２によって生成される信号を監視するために用いることができる電子機器を概略的に示している。信号を電圧からデジタルデータストリームに変換するために、アナログデジタル変換器５０を用いることができ、次いでデジタルデータストリームは、プロセッサ３２に提供される。ロール１０は円の形で回転しているため、加速度計の信号データは回転する重力ベクトルに従い、正弦曲線の形になる。図４Ａは、回転ロールからのサンプルの加速度計の出力の曲線を示し、加速度計４２が受ける力（大きさと方向を含む）がロールの角度に応じてプロットされている。
【００３４】
これまでの実施形態では、加速度計のデータ信号の中に、不適切なときに信号を「トリガする」のに十分であり得る（通常はロールの振動によって引き起こされる）ノイズが存在するため、加速度計によって生成されるトリガポイントを確実に検出することは困難であった。例えば、トリガポイントが水平軸として指定された場合（すなわち、図２の「３時」または「０度」の位置に対応する、図４Ａのグラフの「０」の線）、曲線が上方へ動くとき（図２の「６時」または「９０度」の位置に対応する）、システム２６は、水平軸と交差する何らかの加速度計の信号があれば、それがロール１０上のその位置に対するトリガポイントであると理解する。データ信号中のノイズが信号を下げて水平軸より低く戻し、次いで直ちに跳ね上がり、再び水平軸より高くなった場合、システムは、２番目の水平軸の上方への交差を信号中のノイズの存在と理解せず、別のロールの回転の開始と誤って解釈する。その場合、そうした誤った解釈によって、センサのデータのロールの位置への整合が不適切になる。
【００３５】
図５に示すアルゴリズムは、この問題に対処することができる。図５に示すように、最初のステップとして、加速度計から第１のサンプルが取得される（ブロック１００）。システムは、加速度計のサンプルデータに基づいて生成された重力ベクトルの絶対値の大きさが所定のプリトリガレベルより小さいかどうかを判定する（ブロック１１０−図４Ｂも参照）。プリトリガレベルは通常、トリガレベルと著しく異なるように、システムの典型的なノイズエラーを超えるレベルに設定される。プリトリガレベルは、トリガレベルの角度位置と著しく異なるプリトリガ角度位置に対応することにも留意されたい。重力ベクトルの大きさの絶対値がプリトリガレベルより低い（すなわち、信号がプリトリガレベルに達していない）場合、ループは継続する。ある時点で、加速器のサンプルデータの重力ベクトルの絶対値の大きさがプリトリガ閾値に達し、上昇してそれより高くなる（ブロック１２０および図４Ｂ）。引き続きサンプルが取得される（ブロック１３０）が、その場合、重力ベクトルの絶対値が、示される例では水平軸にあるトリガレベルの絶対値と比較される（ブロック１４０）。やはりトリガレベルの大きさは、プリトリガレベルの大きさと著しく異なり（通常は、約０．１〜０．９Ｇ、いくつかの実施形態では、０．３Ｇ、０．４Ｇまたは０．５Ｇ〜０．７Ｇ、０．８または０．９Ｇ）、またトリガレベルに対応する角度位置は、プリトリガレベルの角度位置と著しく異なる（通常は、約１０〜１２０度、いくつかの実施形態では、３０、４０または５０度〜９０、１００または１２０度）。初期には、加速度計のデータの重力ベクトルの大きさはトリガレベルに達していないため、加速度計の信号の重力ベクトルの大きさがトリガレベルに達するまで、トリガループにおけるサンプリングが続く（ブロック１５０および図４Ｂ）。この時点で、トリガが起こり、センサのデータを収集し、その対応するロール上のセンサ／角度位置と整合させることができる。
【００３６】
この技法では、システム２６がサイクルにおいて、本質的に同じ点で繰り返しトリガするため、ロール１０の位置を確実に求めることが可能である。したがって、トリガを用いてロールの角度位置を特定することが可能であり、それにより、ロール１０のまわりに並べられたどのセンサ３０が、データセット内のどのデータポイントを提供したかを判定することが可能になる。著しく異なるプリトリガレベルとトリガレベルを使用することによって、ロールが回転するときに加速度計のデータに多少のノイズが存在しても、データ収集を開始する場合に、加速度計４２がその所望の位置（例えば図２に示す例では、回転の最下部）にあることを保証することができる。この能力は、回転ごとに複数の事象を読み取るシステム構成において特に有用となり得る（例えば、ロールが複数のニップを形成するように、ロールが複数のかみ合い構造とかみ合わされている場合）。
【００３７】
前述の事項は、本発明を説明するものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。本発明の例示的な実施形態について説明してきたが、本発明の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの変更が可能であることが当業者には容易に理解されるであろう。したがって、そうした変更はすべて、特許請求の範囲において定義される本発明の範囲内に含まれることが意図される。本発明は、以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の等価物はその中に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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