JPS6190038A

JPS6190038A - 巻取ロ−ルの硬さ測定装置

Info

Publication number: JPS6190038A
Application number: JP21152184A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Misawa; 三沢　見作; Takeshi Fujita; 健藤田; Toshio Sakairi; 坂入　敏夫
Original assignee: Eiko Sokki Kk; SANMITSUKU TSUSHO KK
Current assignee: Eiko Sokki Kk; SANMITSUKU TSUSHO KK
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1986-05-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は巻取ロールの硬さを測定する硬さ測定装置に関
する。本発明による装置は例えば、紙、糸、布、プラス
チックフィルム、金属箔などをロール状に巻取った製品
の巻上りの硬さを測定する場合に用いられる。

１　　　　　　　〔従来の技術および問題点〕従来、祇
、プラスチックフィルムなどの巻取ロールの巻上り硬さ
く以下硬さという）を計測し評価する為の一般的な方法
としてはこん棒に依る打検法及びシュミット・ペーパー
ロール・テスト・ハンマーに依る試験方法などがある。

前者は、巻取ロールの面長上の何か所かをこん棒などで
たたきその際発生ずる衝撃、反発、音などに依り該巻取
ロールの硬さを判断する方法である。この方法は簡便法
として評価される面はあるものの、人間の五感に依存し
きった方法である為熟練度が要求される上に個人差が生
し易く、しかも打検の結果を数値的に表現することが出
来ないので定量的な評価は不可能である。

後者は、製紙及びその関連業界に於いて、１０数年前よ
り使われ始め現在では一般的な硬さの試験方法として普
及している。紙パルプ技術協会は、昭和５８年２月に巻
取紙の硬さ試験方法としてこれを採録している（　Ｊ、
ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ３７−８１）。

しかし、後者のシュミット・ペーパーロール・テスト・
ハンマーは、コンクリートの硬さ試験用に開発されたシ
ュミット・コンクリート・テスト・ハンマーの内、軽量
コンクリート用に使用される機種を転用したものである
。これは、元来固体の硬さを対象とした試験器であるか
ら、これをそのままシート状のものが積層されて巻取ら
れた巻取ロールの硬さを測定する為の測定器として用い
るには作業能率、測定値の個人差等においてまだ不合理
な面がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、信幀性、耐久性、操作性が高く且つ測定者に
よる個人差の介在する余地が極めて少なく、しかも測定
値と被測定物の実際の硬さ及び硬さのプロフィールとの
対応性の良い測定を可能にする巻取ロールの硬さ測定装
置を提供することにあり、その手段は、巻取ロールの硬
さ測定装置であって、該装置は、一方の端部を支点とす
るアームの他方の端部に設けられる所定の重量のウェイ
トと該アームの該支点を偏芯せる位置に設け所定の角度
にて該アームを固定した回転磁性体ドラムであって該ウ
ェイトが被測定物上に自由落下することにより生ずるは
ね返り動作に応じて該支点を中心にして偏芯運動を行う
ものと該回転磁性体ドラムの両側に該回転磁性体ドラム
との間に適切な空隙を設けて相対向して配置される一対
の検知手段であって該偏芯運動により生ずる変位に応じ
た電気的な変化を検出するものとを包含するはね返り検
出手段、該一対の検知手段の各々に生ずる電気的な変化
を検波するために各々の検知手段について設けられる検
波回路と、該検波回路により得られる各々の検波出力に
ついて互に逆極性を有するものどうしを加算して得られ
る検波出力を各々人力し該一対の検知手段の各々につい
て差動的な電気手変化に対応する検波出力を増幅し出力
する差動増幅回路とを有する位相検波回路と、該位相検
波回路にて設定された平衡電圧に基づいてはね返り動作
開始時点の電気的基準点を検出する基準点検出回路と、
該基準点から所定の時間だけスイッチをオンするタイマ
ーと、該位相検波回路の出力を記録し得る電圧にまで増
幅する増幅回路とを包含する位相検波手段、および該位
相検波手段の該増幅回路からの出力の正側および負側の
各々についてピーク値の絶対値を記憶するために設けら
れる正側および負側ピークホールド回路と該正側ピーク
ホールド回路と該負側ピークホールド回路の両者を加算
し咳はね返り動作の電気的な絶対値として出力する加算
回路とを包含する加算手段、を具備することを特徴とす
る。

実施例第１図は本発明による巻取ロールの硬さ測定装置の一実
施例を示すブロック図である。第１図において、はね返
り検出手段１は、アーム１１の一方の端部に設けられた
所定の重量の円板状ウェイト１２と、該アームの他方の
端部を支点Ｐ、として該支点Ｐ、を中心Ｐ２より偏芯し
た位置に設け所定の角度にてアーム１１を固定した回転
磁性体ドラム１３と、該アーム１１の中間附近の位置を
支持するストッパー１４と、該磁性体ドラム１３が、ウ
ェイト１２が巻取ロールである被測定物上に自由落下す
ることにより生ずるはね返り動作に応して該支点Ｐ１を
中心にして偏芯運動を行い、該偏芯運動により生ずるイ
ンダクタンスの変化を検出するために、該磁性体ドラム
１３の両側に適切な空隙を設けて相対向して配置される
一対のコイル１５　、１６、とにより構成される。

位相検波手段２は、該一対のコイル１５．１６の各々に
生ずるインダクタンスの変化により生ずる電圧の変化を
検波するために理想ダイオードを用いた検波回路２１２
．２１３　（第３図参照）と該電圧に重畳するために例
えば５　ＫＨｚを発振する発振器２１１と該検波回路２
１２，２１３の各々の出力を加算し出力する差動増幅回
路２１４とを有する位相検波回路２１、該位相検波回路
２１の可変ボリュームＶＲにて調整された平衡電圧に基
づいて第４図に示すはね返り動作開始時点の電気的基準
点Ｐ、を検出する基準点検出回路２２、該基準点Ｐ２か
ら測定に有効な時間のみスイッチ２４をオンするタイマ
ー２３、および該位相検波回路２１の出力を例えばペン
レコーダ等の表示装置（図示せず）に記録し得る電圧に
まで増幅する増幅回路２５、により構成される。

加算手段３は、該増幅回路２５の出力について該電気的
基準点を境にして上部の正側と下部の負側の各々につき
ピーク値の絶対値をホールドする正側（プラス）ピーク
ホールド回路３１および負側（マイナス）ピークホール
ド回路３２、および両者を加算する加算回路３３、によ
り構成される。

加算回路３３の出力はピーク・トウ・ピーク出力として
監視に用いられ、−力増幅回路２５の出力ははね返り動
作に対応する出力としてペンレコーダ等に記録され巻取
ロールの硬さ測定データとして記録される。

第２図（ａ＋　、　（ｂｌは、第１図に示すはね返り検
出手段をさらに詳しく説明する構成図である。第２図に
おいて、ウェイト１２はアーム１１を介して磁性体ドラ
ム１３に連結され、磁性体ドラム１３の中心Ｐ２から離
れた点Ｐ１を支点とし回転可能な構造とし、一定の高さ
に保持されている。更に磁性体ドラムＩ３をへたててそ
の両側にインダクタンスコイル１５及びインダクタンス
コイル１６を固定配置し、且つ磁性体ドラムＩ３とイン
ダクタンスコイル１５及び磁性体ドラム１３とインダク
タンスコイル１６との間には、それぞれ適当な空隙が設
けられている。

今、軸方向を水平にして静置した巻取ロール４の頂面の
測定予定点にこの機構を置きストッパー１４を解放する
と、アーム先端に設置したウェイト１２は自由落下して
巻取ロール４の表面に最初の打撃を与え、その個所の硬
さに対応する反発力によっである高さまではね返り、し
かる後再び落下、打撃、はね返りを繰り返しつつその動
きは減衰し、ついに巻取ロール４上に静止する。第４図
は、ウェイト１２のはね返り挙動を示す。第４図に示す
ように、ウェイト１２の最初の打撃の際の挙動を詳細に
述べれば、ウェイト１２は自由落下して巻取ロール４の
表面に達してこれを打撃し、その打撃力によってその個
所に、その個所の硬さに応じた変形を与えることによっ
て巻取ロール４の表面より少し沈下し、その際にその個
所から受ける、その個所の硬さに応じた反発力によって
はね返され、上昇して最上点に達し、再び自由落下を始
める。

相対的に軟らかい個所にあってはその変形は大きく、従
ってウェイト１−２からエネルギーを吸引するのでウェ
イト１２はエネルギーを失ってはね返りの量は相対的に
小さい。相対的に硬い個所にあってはその変形は小さく
、従ってウェイト１２の失うエネルギーも小さく、はね
返りの量は相対的に大きい。

上記の現象を踏まえて、巻取ロールの被測定個所に於け
る硬さに対応するはね返り量を求めるに当り、はね返り
の基準点の設定を次の通りとする。

即ち、従来の一般的な硬さ試験及び巻取ロールの硬さ試
験器ではその機構上止むを得ない事ながらはね返り高さ
の測定基準点を被測定物の表面としているが、上記説明
に依って明らかな如く、ウェイト１２が被測定物を打撃
した後の被測定物の表面は既に、ウェイト１２が反発さ
れて最上点に達する迄の間に通過する一点に過ぎず、換
言すれ：　　　　　　ばウェイ１−１２が被測定物の反
発力によってエネルギーを得て上昇に転じ、表面を通過
する時にはウェイト１２は既にそのエネルギーの一部を
消費した状態にあり、従ってはね返り量を表面と最上点
に於いても求めても、これははね返りの真の値とはなり
得す、ウェイト１２が被測定個所に与えた変形の最終点
即ちウェイト１２の沈下の最下点ａ、からはね返りの最
上点ａ２に至るはね返り量こそが真のはね返りの値を示
す。本発明の測定装置に於いてはウェイト１２の最初の
打撃に依る沈下の最下点ａ、からはね返りの最上点ａ２
に至るはね返り量を求めて硬さの値として表示するもの
である。

本発明の重要な特徴の第１は、上記のごときウェイト１
２の沈下及びはね返りの挙動が巻取ロール４の硬さによ
ってのみ支配されるものとするべく、巻取ロール４に与
える打撃力の大きさを、個人差が無く且つ測定時に巻取
ロール４の硬さに変化を与えず、常に一定のものとする
ところにある。

本装置に於ける打撃力は、前記アーム１１の長さとウェ
イト１２の重量及びウェイト１２の自由落下の開始点と
巻取ロール４に対する打撃点との距離即ち高さの三要素
のみに依って決定されるものであり、しかもこれらの三
要素は経時的な特性の変化及び繰り返し疲労などによる
変化を全く受けないものであるから、巻取ロール４の状
態に応じてあらかじめ三要素の値を適当な値に設定して
おけば繰り返し測定に於いて常に一定の打撃力を与える
ことを可能にするものである。

特徴の第二は、前記ウェイト１２を取り付けたアーム１
１のはね返り挙動時に、はね返り挙動に何らの影響を与
えることなくはね返り挙動を電気信号に変換させること
にある。これは、インダクタンスコイル１５及びインダ
クタンスコイル１６に対してアマチュアとして動作する
磁性体ドラム１３をアーム１１の基部に取り付け、しか
も該磁性体ドラム１３の中心をずらした点Ｐ１をアーム
１１の回転支点とすることにより、インダクタンスコイ
ル１５及びインダクタンスコイル１６と磁性体ドラム１
３との間の各々の空隙がウェイト１２のはね返り挙動従
ってアーム１１の回転角に依って相対的に変化する機構
とすることに依って生ずるインダクタンスコイル１５及
びインダクタンスコイル１６のインダクタンスの変化と
し、このインダクタンスの変化量を位相検波回路２１に
於いて電気信号に変換するものである。

更に第三の特徴として本装置による方法では、第４図に
示した最初の打撃に依って生じたウェイト１２の最初の
はね返りの最下点ａ、から最上点ａ２に至るはね返り量
を被測定巻取ロールの被測定点に於ける硬さに対応する
ものとして取り扱う　　　　−ものであるからウェイト
１２の最初のはね返りの最下点ａ１から最上点ａ２に至
る間のインダクタンスコイル１５とインダクタンスコイ
ル１６とに生ずる相対的インダクタンスの変化量を電気
信号に変換するものであるが、その手段として第５図に
示すようにはね返りの範囲内の任意の点を電気的な基準
点Ｐ３として設定し、その電気的基準点から上部を（＋
）電気信号とし、下部を（−）電気信号とし、（＋）電
気信号は（＋）ピークホールド回路３１に、（−）電気
信号は（＝）ピークホールド回路３２に導き両者の最大
値を絶対値として記憶させ、さらに加算回路３３で両者
を加算することによって硬さに対応する電気信号の出力
を得るものである。

更に、電気信号の出力を被測定巻取ロールの硬さとして
表示又は記録する手段として、必要に応しデジタル表示
器、プリンタ又は記録計などの何れか又はそれらを組み
合わせて付属せしめることに依って被測定巻取ロールの
各測定点に於ける硬さを表示し、読取り又は記録し、若
しくは硬さのプロフィールとして記録することができる
。

第３図は第１図に示す位相検波回路２１をさらに詳しく
説明する回路図である。第３図において、コイル１５と
抵抗Ｒ１との共通接点Ｐ４およびコイル１６と抵抗Ｒ２
との共通接点Ｐ、に生ずる電圧の変化を後段の検波回路
２１２および２１３において検波する。この場合発振器
２１１によって例えば５　ＫＨｚの正弦波または方形波
を発振し電圧の変化に重畳し、また可変ボリュームＶＲ
によってＲＩおよびＲ２を含めたインピーダンスの中点
を設定する。検波回路２１２および２１３は演算増幅器
Ａ。

およびＡ２と、ダイオードＤ＋、Ｄｚおよびり、。

Ｄ、により構成される理想ダイオード検波回路であって
、これにより環境変化により生ずる温度ドリフトを解決
している。図に示すように検波回路２１２のプラス側出
力と検波回路２１３のマイナス側出力とが各々の抵抗を
介して加算され、一方、検波回路２１３のプラス側出力
と検波回路２１２のマイナス側出力とが各々の抵抗を介
して加算される。

これらは差動増幅回路２１４にて増幅され、コイル１５
　、１６の差動的に変化するインダクタンスに対応した
電気信号を得る。

第６図は第１図に示すはね返り検出手段の他の実施例を
示す構成図である。第６図において、磁性体ドラム１３
の両側に適切な空隙を設けて相対向する位置に電極６１
および６２が配置される。

磁性体ドラムの偏芯運動によって磁性体ドラムと各々の
電極６１　、６２との間の静電容量が変化することを検
出する。静電容量の変化は後段の前述した位相検波回路
により検出される。

第７図は第１図に示すはね返り検出手段のさらに他の実
施例を示す構成図である。第７図において、磁性体ドラ
ム１３の一方の側に光源として適切なランプ等の発光手
段７１を設け、該ランプ７１からの光線を適切な反射板
７２　、７３にて反射し例えばフォトセル等の適切な受
光手段７４　、７５にて受光する。この場合遮蔽板７６
　、７７は他からの光を防止するために設けられる。磁
性体ドラム１３の偏芯運動により生ずる磁性体ドラムと
遮蔽板７６　、７’７との空隙を通る光量の変化を後段
の位相検波回路にて検出するものである。

発明の効果以上の説明から明らかな様に本発明の硬さ測定装置に依
れば、紙、糸、布、プラスチックフィルム、金属などの
巻取ロールの硬さを測定し、且つ評価するに当たり、巻
取ロールの面長上の何か所かに於いて硬さを測定する際
に、常に一定の打撃力を巻取ロールに与える手段と、そ
の打撃力に依って生じたはね返り量の絶対値を電気信号
に変換する手段と、変換した電気信号を波高値の絶対値
として表示若しくは記録する手段とを設けることに依り
、製作が容易でしかも従来の方法よりも正確で且つ充分
な再現性を維持し、従ってこうして得た測定値及びその
プロフィールが巻取ロールの硬さの評価と良く対応する
測定ができるものである。なお、本説明では、紙、糸、
布、プラスチックフィルム、金属などを巻き重ねた巻取
ロールを。

主体に説明しているが、本発明の測定装置は物体の硬さ
に対応する反発力を定量的に測定し表示若しくは記録す
るものであるから、巻取ロールを含む積層物のみならず
、金属、窯業製品などはもとより、ゴム、床材などの弾
性体の硬さの測定にも応用し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による巻取ロールの硬さ測定装置の一
実施例を示すブロック図、第２図（ａ）　、　ｌｂ）は第１図に示すはね返り検出
手段を詳しく示す正面図および側面図、第３図は第１図に示す位相検波回路を詳しく示す回路図
、第４図は第１図に示すはね返り検出手段のウエイトが被
測定物上に自由落下したときの時間とはね返り量を示す
図、第５図は第１図に示す位相検波手段により得られる第４
図に示すはね返り動作の電気的波形図、第６図は第１図
に示すはね返り検出手段の他の実施例を示す構成図、お
よび第７図は第１図に示すはね返り検出手段のさらに他の実
施例を示す構成図である。（符号の説明）１・・・はね返り検出手段、２・・・位相検波手段、３・・・加算手段、４・・・被測定物、１１・・・アーム、１２・・・ウェイト、１３・・・回転磁性体ドラム、１４・・・ストッパー、１５　、１６・・・検知手段、１７・・・支点軸受、１８・・・国体基部、２１・・・位相検波回路、２２・・・基準点検出回路、２３・・・タイマー、２４・・・スイッチ、２５・・・増幅回路、３１・・・プラスピークホールド回路、３２・・・マイ
ナスピークホールド回路、３３・・・加算回路、６１　、６２・・・電極、７１・・・発光手段、７２　、７３・・・反射板、７４　、７５・・・受光手段、７６　、７７・・・遮蔽板、２１１・・・発振器、２１２　、２１３・・・検波回路、２１４・・・差動増幅回路。

Claims

【特許請求の範囲】１、巻取ロールの硬さ測定装置であって、該装置は、一方の端部を支点とするアームの他方の端部に設けられ
る所定の重量のウエイトと、該アームの該支点を偏芯せ
る位置に設け所定の角度にて該アームを固定した回転磁
性体ドラムであって該ウエイトが被測定物上に自由落下
することにより生ずるはね返り動作に応じて該支点を中
心にして偏芯運動を行うものと、該回転磁性体ドラムの
両側に該回転磁性体ドラムとの間に適切な空隙を設けて
相対向して配置される一対の検知手段であって該偏芯運
動により生ずる変位に応じた電気的な変化を検出するも
の、とを包含するはね返り検出手段、該一対の検知手段
の各々に生ずる電気的な変化を検波するために各々の検
知手段について設けられる検波回路と、該検波回路によ
り得られる各々の検波出力について互に逆極性を有する
ものどうしを加算して得られる検波出力を各々入力し該
一対の検知手段の各々について差動的な電気的変化に対
応する検波出力を増幅し出力する差動増幅回路とを有す
る位相検波回路と、該位相検波回路にて設定された平衡
電圧に基づいてはね返り動作開始時点の電気的基準点を
検出する基準点検出回路と、該基準点から所定の時間だ
けスイッチをオンするタイマーと、該位相検波回路の出
力を記録し得る電圧にまで増幅する増幅回路とを包含す
る位相検波手段、および該位相検波手段の該増幅回路からの出力の正側お
よび負側の各々についてピーク値の絶対値を記憶するた
めに設けられる正側および負側ピークホールド回路と、
該正側ピークホールド回路と該負側ピークホールド回路
の両者を加算し該はね返り動作の電気的な絶対値として
出力する加算回路とを包含する加算手段、を具備することを特徴とする巻取ロールの硬さ測定装置
。２、該検知手段が、インダクタンスの変化を検出するコ
イルを具備する特許請求の範囲第１項記載の装置。３、該検知手段が、キャパシタンスの変化を検出する電
極を具備する特許請求の範囲第１項記載の装置。４、該検知手段が、光源としての発光手段と該発光手段
からの光線を所定の方向に反射する一対の反射板と該反
射板からの光線を受光する受光手段と他からの光の侵入
を防止する遮蔽板を具備する特許請求の範囲第１項記載
の装置。