JPH11505326A - 帯状材料の光学的品質管理のための円筒形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本提案は、放射源（７）から、放射が、移動する帯状のサンプル上に放射され、サンプルで反射される、または、サンプルを透過する放射を、ローラー（１）の円周（４）上に少なくとも一個の放射透過性の検知点をもち、一方の端部中心に放射透過性の出口接続点（２０）をもち、もう一方の端部中心に放射透過性の入口接続点をもつ円箇型ローラー（１）で検知する装置に関する。この装置により、使用する一次放射をサンプルに向けて導き、分析するサンプルからの放射を分析ユニット、例えば、特に紙や織物布のような移動する帯状サンプルのスペクトロスコピーによる品質管理ユニットに導くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 帯状材料の光学的品質管理のための円筒形装置 本発明は、放射源から、放射が、移動する帯状のサンプル上に放射され、サン プルで反射されたり、または、サンプルを透過する放射を検知する装置に関する 。 ある種の製品にとっては、製造過程で、品質管理、例えば製品の材質組成に関 する管理を行うことが重要であり、または、必要不可欠である。そのような管理 は、しばしば、放射、例えば遠赤外線放射のような、放射と試験するサンプルと の相互作用の手段によって実行される。このとき、サンプルが放射に照射され、 サンプルを透過した放射、またはサンプルの表面で反射した放射が分析ユニット に導かれる。このとき、品質管理のための測定が、製品の製造過程の中に、この 製造過程ができるだけ干渉を受けない形で一体化されることが望ましい。 例えば紙や織物布のような移動する帯状の製品の場合には、製品の通路のある 一定位置で移動する製品に放射を照射し、固定された位置にある放射吸収装置で 、反射した、または透過した放射の出来るだけ多くの部分を捕捉する方法が知ら れている。この放射の失われる割合を出来るだけ少なくするため、これらの放射 吸収装置を、テストするサンプルに出来るだけ近づけることが望ましい。もし、 放射吸収装置が直接移動するサンプル上に乗せられると、製品を傷つけるかも知 れない摩擦の影響を与えるという欠点がある。 本発明の目的は、上記の種類の装置で、分析される放射に対して高い効率を保 証し、そして、テストするサンプルに対する機械的損傷を避けることができる装 置を提供することにある。 上記の種類の装置で、この目的は、次のような回転式円筒ローラーにより実現 される、すなわち、その円周部が帯状サンプルと力の調和がとれるように接触し 、それはその円周部に少なくとも一個の放射に対して透明な検知点と、もう一方 端に放射に透明な中心出口点をもち、ローラーの内部に位置する検知点から出口 点へ放射を伝達する手段がある、回転式円筒ローラーにより実現される。 そのようなローラーは、移動する帯状サンプルの製品の通路に、製造過程に障 害を与えることなく置くことができる。帯状のサンプルがローラーにより案内さ れるとき、分析する放射を検知する放射吸収装置はサンプルの表面と接触する。 このように、サンプルの表面の検知点によりカバーされる部分から出てくる全放 射が、検知点により捕捉される。 製造過程の実行操作では、ローラーの表面の速度は移動するサンプルの速度に 対応し、したがって、二つの表面の間には滑り摩擦が生じない。もし、放射が、 ローラーの円周と反対側の帯状サンプルの側面へ送られるなら、サンプルを透過 した放射が分析されることとなる。 本発明による装置は、また、次のような方法で実現される、すなわち、ローラ ーのもう一方の端に位置して中心央放射透過接続点があり、放射源から直接放射 が来て、接続点を経由して導かれる放射をそれぞれの検知点に伝達する手段があ るような方法で実現される。 ここでは、放射源からくる放射が、ローラーの内部を経由して分析されるサン プル表面に送られ、そこから反射される光が分析のためにローラーから送り返さ れる。 本発明の装置は、また、ローラー上の少なくとも二つの検知点が、円周上で円 筒座標軸に関して異なる角度をもつような方法で実現される。 こうすると、もしローラーが一回転したとき、サンプルの移動方向に位置する サンプル表面のいくつかの連続点が試験できる。 さらに、本発明による装置は、ローラー上の少なくとも二つの検知点が、円筒 座標軸に関して異なる高さをもつような方法で実現される。 こうすると、帯状サンプルの幅にわたる測定が実行できる。 本発明による装置は、また、ローラーの角度の絶対位置を記録し制御する手段 をもつような方法で実現されるのが望ましい。 もしローラー角度の絶対位置が知られれば、同時に、どの検知点がこの角度点 でこの時に帯状サンプルと接しているかを知ることができる。 本発明による装置は、また、次のような方法で実現される、すなわち、少なく とも一個の固定誘導センサーをもち、それは回転軸から一定の半径距離に位置し 、それはローラーと共に回転し誘導センサーに影響を及ぼす位置要素をもつ方法 で実現される。 さらに、本発明による装置は、その位置要素が少なくとも一個の穴のある円盤 で、回転するとき誘導センサーに直接沿って動くような方法で実現される。 本発明による装置の有効な実施例は、ローラーの回転軸から異なる半径方向の 位置に置かれる第一および第二の誘導センサーを備えること、および第一の誘導 センサーに対応する半径の位置に少なくとも一つの穴をもち、第二の誘導センサ ーの位置に対応する半径に少なくとも二つの穴をもつ位置円盤により実現される 。 ローラーが完全な一回転をしたとき、個々の穴を記録する誘導センサーが信号 を送る。このような方法で、ローラーの位置がそれぞれの回転に対して較正され る。 本発明による装置の有効な実施例は、また、ローラーの内部に放射の伝達のた めの光ガイドを備えることにより実現される。 こうすると、放射の通路のガイド形成が特に単純化され、例えばレンズや鏡な どの光ガイドに代わる光学部品の調整が必要でなくなる。 さらに、本発明の装置を、放射源から直接でてくる放射を、接続点を経由して 入力ファイバーの束で接続し、同数のファイバーがそれぞれの検知点に導く方法 で実現するのが有効である。 もし、接続点が均一に放射源で照射されれば、異なる検知点の上方に位置する サンプル表面の部分が、ほぼ同じ強度の放射で照射される。 さらに、本発明の装置は、それぞれの検知点から出発する同じ数の出力用ファ イバーが、束になって出口点まで導かれる方法で実現される。 このようにすると、全ての検知点が光学的に出力出口点に接続される。さまざ まな検知点から出てくる束になった出力用ファイバーを分離することが一般的に は不可能なので、ローラー上の帯状サンプルの帯片を、ただ一個の検知点がいつ もサンプルの表面と接触するように選ぶのが実用的な方法である。もしローラー の回転角の絶対位置が知られるなら、また、検知点のどれがサンプルの表面と接 触しているかを知ることができる。 本発明の装置の有効な実施例は、また、ローラーの円周が切削表面であること により実現される。 ローラーの切削表面は、ローラーの表面にある検知点がどんな不均一も引き起 こさないことを保証する。 さらに、本発明による装置は、ローラーがカーボン・ファイバー（炭素繊維） で強化された合成材で作られる方法で実現される。 カーボン・ファイバー（炭素繊維）で強化された合成材は、低い密度という利 点があり、それに代わる材質、例えば特殊鋼に比べて、ローラーの重量が軽減さ れる。さらに、カーボン・ファイバー（炭素繊維）で強化された合成材の膨張係 数は、ゼロに近く、これが、ローラーの幾何学的サイズが、製造過程における温 度変化でも劇的には変わらない理由となっている。 最後に、本発明の装置は、帯状サンプルをローラーに押し付ける、押し付けロ ーラーをもつような方法で実現される。 こうすると、サンプル表面とローラー表面の間の一定の良好な接触が、常に保 証される。 以下には、本発明のよる実施例が、代表として例示されている。 それは、 図１ 本発明による装置の実施例の断面の模式的例示 に図示されている。 ローラー１が、ここには図示されていないが、台座にある二つのピニオン２と ３の手段によって回転できるように位置決めされている。その字義どおり、使用 においては、ローラーは、ここには図示されていないが移動する帯状サンプルの 製造通路に、回転する方法で一体化され、帯状サンプルはローラー１の円周を横 切って移動する。帯状サンプル自身により駆動されて、ローラー１の円周部４は 、帯状サンプルと同じ速度を獲得し、したがって、二種類の物質の間では滑るよ うな過程は起こらない。 三つの検知点がローラー１の円周部４に一体化され、その中で二つの検知点５ と６だけが例として図示されている。これらの検知点５と６は、例えば遠赤外線 放射の助けを借りて、ある特性に関して、帯状サンプルの表面を試験することを 可能にする。このためにはサンプルの表面に放射が当たる必要がある。これは、 放射源７から出てくる放射が、鏡８や光学レンズ９と１０のような光学部品によ って、光学ファイバー束１１上に焦点が結ばれる。光学ファイバー束１１の最終 的な接続点１２はピニオン２の端部にある接続点１３に位置する。多数の入力フ ァイバーで構成される光学ファイバー束１１は、ピニオン２を通してローラーの 内部に導かれる。光学ファイバー束１１からの部分束１４と１５は、ローラー１ の内部にある検知点５と６に導かれ、そのとき、それぞれの検知点には多かれ少 なかれ同じ量の入力ファイバーが分配され、したがって、両検知点には同じ強度 の放射が当たる。検知点５と６では、半球形のガラス体１５と１６がローラー１ の円周部４に一体化され、ガラス体は光学的な方法でファイバー束１５と１６に 接続される。これらのガラス体１６と１７はローラー１の円周部４と一緒に加工 されるので、ローラー表面には検知点５と６の領域においても不均一性はない。 ファイバー束１４と１５を経由して導かれる放射は、対応する検知点５または ６がちょうどローラー１の帯状サンプルによって触れられる領域に位置するとき に、ガラス体１６と１７を経由して帯状サンプルの表面に導かれる。検知点５ま たは６を経由して帯状サンプルの表面に導かれた放射は、表面と相互作用し、再 びガラス体１６または１７に反射されてくる。入力ファイバー束１４または１５ に加えて、さらなる出力ファイバー束１８または１９が光学的にそれぞれのガラ ス体１６と１７に接続されている。帯状サンプルの表面で反射する放射の一部が 、出力ファイバー束１８または１９に達し、ピニオン３を通じて、ピニオン３の 端部にある出力出口点２０に導かれる。出口点２０から放射される放射は、レン ズ２１と２２を通じて更なる光ガイド２３に導かれ、これが放射を、ここでは図 示されていないが、測定ユニットへと導く。 帯状サンプルをローラー１にベルト状に接触させること、および検知点５と６ を分配することは、検知点５、６のうち、常に、ただ一つの検知点だけが帯状サ ンプルと接触するような方法で整合がとられる。ここでは図示されていないが、 ローラー１の回転角の絶対位置を決めるための測定システムにより、検知点５ま たは６のどの点がちょうど接触領域にあるかを知ることが可能である。このよう にして、出口点２０で記録される放射を、正確に、サンプルの表面のある位置に 対応させることができる。 検知点５、６はローラー１の円周上で螺旋状に配置される、すなわち、検知点 が、回転角度の方向で見て、ローラー１の長さ方向に均一に配置され、螺旋状に 一連のものとして配置された検知点が、お互いに円周上で常に同じ角度だけ離れ ているような方法で配置される。検知点５、６をこのように配置すると、測定点 の輪郭は帯状サンプルの長さ方向に沿ったものになるか、幅に沿ったものになる かのいずれかとなる。 符号の説明 １．ローラー ２．ピニオン ３．ピニオン ４．円周部 ５．検知点 ６．検知点 ７．放射源 ８．鏡 ９．レンズ １０．レンズ １１．光学ファイバー束 １２．最終接続点 １３．接続点 １４．部分束 １５．部分束 １６．ガラス体 １８．部分束 １９．部分束 ２０．出口点 ２１．レンズ ２２．レンズ ２３．光ガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デデリツクス，ハインツ−ヴイルヘルム ドイツ連邦共和国 デー−52146 ウルゼ レン シユヴアイルバツヒヤー シユトラ ーセ 30

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．放射源（７）から、移動する帯状サンプルに向けられる放射、および、サン プルから反射される放射、またはサンプルを透過する放射を検知する装置で、 −回転式円筒ローラー（１）があり、その円周部（４）が、力が適切にかかる 様式で帯状サンプルに接触し、ローラーはその円周部（４）に少なくとも一個の 放射透過性のある検知点（５、６）をもち、ローラーはその少なくとも一方端に 中心放射透過性のある出口点（２０）をもち、 −ローラー（１）の内側に、検知点（５、６）から出口点（２０）まで放射を 伝達するための手段（１１、１４、１５、１８、１９）があることを特徴とする 装置。 ２．直接放射源（７）に向けられた、ローラー（１）のもう一方の端部に位置す る中心の放射透過性のある入り口接続点（１３）があり、この接続点（１３）を 経由してそれぞれの検知点（５、６）に放射を伝達するための手段があることを 特徴とする、請求項１に記載の装置。 ３．ローラー（１）上の少なくとも二つの検知点（５、６）が、円筒座標系でそ の円周上の異なる角度にあることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置 。 ４．ローラー（１）上の少なくとも二つの検知点（５、６）が、円筒座標系でそ の円周上の異なる高さにあることを特徴とする、請求項１から３に記載の装置。 ５．ローラー（１）の回転角度の絶対位置の読み取りと制御のための手段によっ て特徴づけられる、請求項１から４に記載の装置。 ６．ローラー（１）の回転角度のある半径方向の距離に位置する、少なくとも一 個の固定された誘導センサーがあり、そして、ローラー（１）と共に回転し誘導 センサーに影響を与える位置要素があることにより特徴づけられる、請求項５に 記載の装置。 ７．位置要素が、少なくとも一個の穴をもつ円盤で、回転するとき、誘導センサ ーに直接沿って回ることを特徴とする請求項６に記載の装置。 ８．第一および第二の誘導センサーがあり、誘導センサーはローラー（１）の回 転軸から異なる半径位置に置かれ、また位置円盤があり、それは、第一の誘導セ ンサーの位置に対応する半径上に穴があいており、また、第二の誘導センサーの 位置に対応する半径上に少なくとも二個の穴があいていることを特徴とする、請 求項７に記載の装置。 ９．ローラー（１）の内部には放射の伝達のための光ガイド（１１、１４、１５ 、１８、１９）があることを特徴とする、請求項１から８に記載の装置。 １０．放射源（７）から直接出てくる放射が、入力ファイバー束（１１）の接続 点（１３）を経由して接続され、それぞれの検知点（５、６）に同じ数のファイ バーが導かれることを特徴とする、請求項９に記載の装置。 １１．それぞれの検知点（５、６）から同じ数の出力ファイバーが束となって出 力点（２０）に導かれることを特徴とする、請求項９または１０のいずれかに記 載の装置。 １２．ローラー（１）の円周部（４）が切削表面であることを特徴とする、請求 項１から１１のいずれかに記載の装置。 １３．ローラー（１）がカーボン・ファイバー（炭素繊維）で強化された合成材 料でできていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の装置。 １４．帯状サンプルをローラー（１）に押し付けるための、押し付けローラーに より特徴づけられる、請求項１から１３のいずれかに記載の装置。