複数のセンサアレイを備える工業用ロール
【課題】工業用ロールが、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、このコアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを含んでいるものであって、改良した検知システムを提供する。
【解決手段】ロール１２０の検知システムは、第１組のセンサ１３０１を直列に接続する第１の信号搬送部材１２８１と、第２組のセンサ１３０２を直列に接続する第２の信号搬送部材１２８２と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連しかつ第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。
【解決手段】ロール１２０の検知システムは、第１組のセンサ１３０１を直列に接続する第１の信号搬送部材１２８１と、第２組のセンサ１３０２を直列に接続する第２の信号搬送部材１２８２と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連しかつ第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０１０年６月４日に出願された米国仮特許出願第６１／３５１，４９９号の優先権を主張するものであり、その開示が本明細書に完全に組み込まれる。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、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。
【背景技術】
【０００３】
典型的な製紙プロセスでは、セルロース繊維（紙の「原料」として知られている）の水スラリーまたは懸濁液が、２つ以上のロール間を移動する織金網（ｗｏｖｅｎ ｗｉｒｅ）および／または合成材料製のエンドレスベルトの上部走路（ｕｐｐｅｒ ｒｕｎ）の上に供給される。このベルトは、しばしば「フォーミングファブリック（ｆｏｒｍｉｎｇ ｆａｂｒｉｃ）」と呼ばれ、その上部走路の上面上に製紙面を設け、この上部走路は、水性溶媒から紙原料のセルロース繊維を分離するフィルタとして動作し、それによって湿紙ウェブ（ｗｅｔ ｐａｐｅｒ ｗｅｂ）を形成する。水性溶媒は、重力またはファブリックの上部走路の下面（すなわち「機械側」）上に位置する真空によって、排水孔として知られているフォーミングファブリックのメッシュ開口から流出する。
【０００４】
フォーミング部分を出た後、紙ウェブは、抄紙機のプレス部分へ移送され、そこで、通常は「プレスフェルト（ｐｒｅｓｓ ｆｅｌｔ）」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。プレスからの圧力はウェブから余分な水分を除去するものである。この水分の除去は、プレスフェルトの「バット」層の存在によって促進されることが多い。次いで、紙は、さらに水分を除去するための乾燥機部分に移送される。乾燥後、紙は２次加工および包装の準備ができている。
【０００５】
円筒形ロールが通常、製紙機械の別の部分、例えばプレス部分で利用されている。この種のロールは、それらが高い動荷重および温度ならびに刺激性または腐食性の化学剤に曝され得る厳しい環境の中に存在し動作する。一例として、典型的な製紙工場では、ロールは、繊維性ウェブシートを加工ステーション間で搬送するためだけでなく、プレス部分およびカレンダロールの場合、ウェブシート自体を紙に加工するためにも使用されている。
【０００６】
通常、製紙に使用されるロールは、製紙機械内の様々な位置に存在するロールが様々な機能を実行する必要があるので、製紙機械内の場所を考慮して構成されている。これは、製紙用ロールの性能要求が多様となり得るとともに、金属ロール全体を交換するのが極めて高価となり得るので、多くの製紙用ロールは、通常は金属のコアの周面を囲むポリマーカバーを含んでいる。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、製紙応用例の要求に応じて様々な性能特性を有するロールを提供することができる。また、金属ロールを覆うカバーを修理したり、磨き直したり、交換したりすることにより、金属ロール全体を交換する場合に比べてかなり安価となり得る。カバー用の例示的なポリマー材料としては、天然ゴム、合成ゴム、例えばネオプレンゴム、スチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴムなど、クロロスルホン化ポリエチレン（「ＣＳＰＥ」、ＤｕＰｏｎｔからのＨＹＰＡＬＯＮという商標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たエチレンプロピレンターポリマーに付けられた名前）、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がある。
【０００７】
多くの例では、ロールカバーは、少なくとも２つの異なる層、すなわち、コアを覆いかつコアとの接合を行う基層と、基層を覆いかつ基層と接合するとともにロールの外側表面の役割を果たすトップストック層（ｔｏｐｓｔｏｃｋ ｌａｙｅｒ）と、を含んでいる（あるロールは、基層とトップストック層に挟まれた中間の「連結」層も含んでいる）。これらの材料の層は通常、カバーに動作のための規定組の物理的性質を提供するように選択される。これらは、製紙環境に耐えるように、必須強度と、弾性係数と、高温、水および刺激性化学薬品に対する耐性とを含むことができる。加えて、カバーは通常、それらが担うべき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、カバーは通常、紙シートに損傷を与えずに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、カバーは耐摩耗性であるべきである。
【０００８】
紙ウェブは製紙機械によって運ばれるので、紙ウェブが受ける圧力プロファイルを理解することが非常に重要となり得る。圧力の変化がウェブから排出される水の量に影響を与える可能性があり、それによって、最終的なシートの水分含量、厚み、およびその他の性質に影響を及ぼす可能性がある。したがって、ロールに加えられる圧力の大きさは、抄紙機で製造された紙の品質に影響を与える可能性がある。
【０００９】
ロールの他の性質もまた重要となり得る。例えば、ロールカバーがクロスマシン方向（ｃｒｏｓｓ ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）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、カバーの潜在的問題を識別する手助けをすることができる。
【００１０】
工業用ロールのカバー内に圧力センサおよび／または温度センサを含むことが知られている。例えば、Ｍｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の米国特許第５，６９９，７２９号は、ロールのポリマーカバー内に埋め込まれた複数の圧力センサを含むらせん状に配置されたリード線を有するロールについて記述している。上記センサは、ロールの長さに沿って様々な軸方向位置で圧力を読み取るためにらせん状に配置されている。通常、センサは、センサ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送る信号搬送部材によって接続されている。
【００１１】
より詳細には、各センサがニップを通過すると、そのセンサは荷重を受けて信号を発する。次いで、センサは、それがニップを通過した後で無荷重状態になる。しかし、センサは信号搬送部材によって直列に接続され、２つ以上のセンサがニップを同時に通過している場合にセンサ信号が部分的に重なり合ったり重畳したりする可能性がある。したがって、このシステムは、いくつかの応用例では正確な圧力プロファイルを生成することができない。
【００１２】
センサ信号は、延長または幅広ニップの応用例で部分的に重なり合う可能性がある。例えば、工業用ロールは、シュープレスのシューなどの対合構造（ｍａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に対して、それと共に比較的幅の広いニップを形成するように位置することができる。この例では、少なくとも隣接するセンサがニップ内に同時に位置する可能性があり、これは誤った測定を引き起こす可能性がある。
【００１３】
信号はまた、ロールが複数の対合構造と対応するように位置し、それによって複数のニップを作る応用例でも重なったり重畳したりする可能性がある。例示的な応用例は、プレス部分内にグループ化ロールを含み、カレンダリング部分（ｃａｌｅｎｄｅｒｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ）内にロールを含んでいる。これらの例では、少なくとも１つのセンサが特定の時間に各ニップ内にある可能性がある。やはり、これは誤った測定を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【００１４】
第１の態様として、本発明の実施形態は工業用ロールを対象とする。この工業用ロールは、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを含む複数のセンサであって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第１のセンサ組のセンサが第２のセンサ組のセンサとは異なる、複数のセンサと、第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。
【００１５】
第２の態様として、本発明の実施形態は工業用ロールを対象とする。この工業用ロールは、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、このコアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲に第１のねじれ角で画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第１のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第２のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。
【００１６】
第３の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法を対象とする。この方法は、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、このコアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを含む工業用ロールを提供することを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを備える複数のセンサであって、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成された複数のセンサと、第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。この方法は、ロールを、工業用ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造とともに回転させて、第１のセンサ組のただ１つのセンサと第２のセンサ組のただ１つのセンサとがニップ内に同時に位置するようにすることをさらに含んでいる。
【００１７】
第４の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法を対象とする。この方法は、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを備える工業用ロールを設けることを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に埋め込まれかつロールの周囲に第１のねじれ角によって画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第１のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、ポリマーカバー内に埋め込まれかつロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第２のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。この方法は、ロールを、ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造とロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造とともに回転させて、第１のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置しかつ第２のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置するようにすることをさらに含む。
【００１８】
一実施形態について記述されている１つまたは複数の態様または特徴が、明確には記述されていない別の実施形態に組み込まれ得ることに留意されたい。すなわち、すべての実施形態および／または任意の実施形態の特徴が、任意の方法および／または組合せで組み合わせることができる。出願人は、最初に出願された請求項を、最初にそのようには請求されていない他の任意の請求項に従属しかつ／またはその請求項の任意の特徴を組み入れるように最初に出願された請求項を修正することができる権利を含めて、それに応じて最初に出願された請求項を変更したり、新規請求項を出願したりする権利を留保する。本発明のこれらおよびその他の目的および／または態様について、以下に示す明細書で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術のロールおよび関連する検知システムのゲージ図である。
【図２】図１のロールの断面図である。
【図３】図１のロールとその上の信号搬送部材によって直列に接続されているセンサの一部の端部斜視図である。
【図４】図３の信号搬送部材によって送られる例示的な信号を示すグラフである。
【図５】図３の信号搬送部材によって送られる別の例示的な信号を示すグラフである。
【図６】本発明のいくつかの実施形態による、ロールとその上の複数の信号搬送部材によって接続されているセンサの一部の端部斜視図である。
【図７】対合構造に対してそれと共にニップを形成するように位置する図６のロールの端面図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態による、ロールとその上の複数の信号搬送部材によって接続されているセンサの端部斜視図である。
【図９】図８のロールが複数の対合構造に対してそれと共に複数のニップを形成するように位置することができる構成の端面図である。
【図１０】図８のロールが複数の対合構造に対してそれと共に複数のニップを形成するように位置することができる構成の端面図である。
【図１１】図６および図８の信号搬送部材からデータを送るための構成要素を示すブロック図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態による動作を示すフローチャートである。
【図１３】図６および図８の信号搬送部材によって送られる例示的な信号を示すグラフである。
【図１４】図６および図８の信号搬送部材によって送られる例示的な信号を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明について添付図面を参照して以下により詳細に説明する。本発明は図示した実施形態に限定されるものではない。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。添付図面において、全体を通して類似の番号は類似要素を意味している。いくつかの構成要素の厚みおよび寸法は、明確にするために誇張されていることがある。
【００２１】
周知の機能または構造は、簡潔かつ／または明確にするために詳細には記述されていないことがある。
【００２２】
特に規定されていない限り、本明細書で用いられているすべての専門用語および科学用語は、本発明が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有している。本明細書で本発明の説明に用いられている術語は、特定の実施形態だけを説明するためのものであり、本発明を限定するためのものではない。本発明の説明および添付の特許請求の範囲に用いられているように、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上特に明確に示していない限り、複数形をも含むように意図されている。本明細書で用いられているように、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用途は、関連するリストに記載された項目のうちの１つまたは複数のあらゆる組合せを含んでいる。使用される場合、「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）」、「覆う（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」などの用語は、特に指定のない限り、要素間の直接的または間接的な付着または接触を意味することができる。
【００２３】
次に図を参照すると、図１に広く２０で示してある従来のロールが示されている。ロール２０は、円筒形コア２２（図２）と、コア２２を取り囲むカバー２４（通常は１つまたは複数のポリマー材料で形成される）とを含んでいる。動作パラメータ（例えば圧力、温度、ニップの幅など）を検知するための検知システム２６は、信号搬送部材２８および複数のセンサ３０を含み、センサ３０はそれぞれカバー２４内に少なくとも部分的に埋め込まれている。本明細書で使用されているように、センサがカバー内に「埋め込まれる」は、センサがカバーの中に完全に含まれることを意味し、センサが特定の層またはカバーの層の組内に「埋め込まれる」は、センサがその層またはその層の組の中に完全に含まれることを意味している。検知システム２６はまた、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も含んでいる。
【００２４】
コア２２は通常、鋼鉄や鋳鉄などの金属材料で形成されている。コア２２は、中実（ｓｏｌｉｄ）または空洞とすることができ、空洞の場合、圧力またはロールのプロファイルを変えることができる装置を含んでいてもよい。
【００２５】
カバー２４は、ロールでの使用に適するように、任意の形をとることができ、当業者によって認識されている任意のポリマー材料および／または弾性材料で形成することができる。例示的な材料としては、天然ゴム、合成ゴム、例えばネオプレンゴム、スチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴムなど、クロロスルホン化ポリエチレン（「ＣＳＰＥ」、ＨＹＰＡＬＯＮという商標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たエチレンプロピレンターポリマーに付けられた名前）、エポキシ、およびポリウレタンがある。また、カバー２４は、強化材、充填材、添加物などを含んでいてもよい。例示的な追加の材料が、Ｓｔｅｐｈｅｎｓの米国特許第６，３２８，６８１号、Ｊｏｎｅｓの同第６，３７５，６０２号、およびＧｕｓｔａｆｓｏｎの同第６，９８１，９３５号において論じられ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれる。
【００２６】
ロール２０は、例えばＭｏｏｒｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号およびＰａｋの同時係属の米国特許出願第１２／４８９，７１１号に記述されている態様で製造することができ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれる。これらの出願に記述されているように、カバー２４は複数の層を含むことができる。例えば、コア２２は内側基層で覆うことができ、その場合、信号搬送部材２８およびセンサ３０は適所に位置し付着することが可能である。また、外側基層を当てることができ、外側基層の上にトップストック層を当てることが可能である。本発明は、基層およびトップストック層だけを含むカバー２４を有するロールならびに追加の中間層をもつカバーを有するロールを含むように意図されている。中間層は、トップストック層を当てる前に外側基層の上に当てることが可能である。いくつかの実施形態では、センサ３０は層内に少なくとも部分的に埋め込むことが可能である。いくつかの実施形態では、センサ３０は２つの層の間にあって、センサ３０が一方の層の上部にありかつ第２の別の層で覆われるようにすることが可能である。
【００２７】
そして、完成したロール２０およびカバー２４は、例えば製紙機械内で使用することが可能である。いくつかの実施形態では、ロール２０は、フォーミング紙ウェブが通過できる１つまたは複数のニップを形成するように、１つまたは複数のロールまたは加圧装置がロール２０に隣接して位置するニッププレスの一部である。そのような状況では、カバー２４が特にニップ領域内で受ける圧力を監視することが重要となり得る。検知システム２６は、カバー２４に沿って異なる軸方向位置に関する圧力情報を提供することが可能であり、センサ３０のそれぞれは、ロール２０上の別の軸方向位置に関する圧力情報を提供している。いくつかの他の実施形態では、ロール２０は、紙製品の仕上げを行うカレンダリング部分の一部である。カレンダリング応用例では、ロールカバーはポリマー、綿、またはチルド鉄とすることが可能であり、センサはカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれることに留意されたい。
【００２８】
さらに図１を参照すると、検知システム２６のセンサ３０は、ロール２０の圧力などの動作パラメータを検知するのに適している。センサ３０は、当業者によって認識されている任意の形状または形をとることができ、圧電センサ、光センサなどがある。例示的なセンサが、Ｍｏｏｒｅの米国特許第５，５６２，０２７号、Ｍｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の同第５，６９９，７２９号、Ｍｅｌｌｅｒの同第６，４２９，４２１号、Ｇｕｓｔａｆｓｏｎの同第６，９８１，９３５号およびＧｕｓｔａｆｓｏｎの同第７，５７２，２１４号、Ｍｏｏｒｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号、ならびにＰａｋの同時係属の米国特許出願第１２／４８８，７５３号およびＰａｋの同第１２／４８９，７１１号において論じられ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれることになる。
【００２９】
検知システム２６の信号搬送部材２８は、ロール内での電気信号の通過に適している当業者によって認識されている任意の信号搬送部材とすることが可能である。いくつかの実施形態では、信号搬送部材２８は、例えば前述のＰａｋの米国特許出願第１２／４８９，７１１号に記述されているように、１対のリード線を含み、それぞれが各センサ３０の別の部分と接触することができる。
【００３０】
検知システム２６は、ロール２０の端部に取り付けられたマルチプレクサ３１または他のデータ収集装置を含んでいる。マルチプレクサ３１は、センサ３０から信号を受け取り、収集し、その信号をプロセッサ３２に送るものである。プロセッサ３２は通常、センサ３０と作用的に関連し、センサ３０からの信号を有用な容易に理解できる情報に処理することが可能なパーソナルコンピュータまたは類似のデータ交換装置、例えば製紙工場の分配制御システムである。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号方式などの無線通信モードが、センサ３０から収集されたデータをマルチプレクサ３１からプロセッサ３２に送るために使用されている。他の代替構成は、信号をセンサ３０からプロセッサ３２に送ることを可能にするスリップ・リング・コネクタを含む。適切な例示的処理ユニットが、Ｍｏｏｒｅの米国特許第５，５６２，０２７号および同第７，３９２，７１５号、Ｍｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の同第５，６９９，７２９号、およびＧｕｓｔａｆｓｏｎ ｅｔ ａｌ．の同第６，７５２，９０８号において論じられ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれることになる。
【００３１】
動作中、ロール２０およびカバー２４は、ロール２０の軸を中心に非常に高速で回転するようになっている。センサ３０のうちの１つがロール２０と対合ロールまたはプレスとによって作られたニップを通過するたびに、センサ３０は、対合ロールがセンサ３０上方のロール２０の領域にかける圧力によって生成されたパルスを送ることになる。センサ３０がニップ内に存在しないとき、一般的なノイズのレベルを超える有意なパルスは生成されない。したがって、ロール２０が回転するにつれて、各センサ３０はニップを通って移動し、ニップの対応位置での圧力を表すパルスを提供することになる。その結果、パルスの形をとるデータがセンサ３０によって生成され、信号搬送部材２８に沿って送られるとともに、マルチプレクサ３１で受け取られることになる。典型的なデータ検索セッションでは、センサ３０、１台当たり１０〜３０個のパルスが受け取られる。これらの個々のパルスは、保存され各センサ３０のそれぞれの圧力信号に処理され得る。生のセンサデータが収集されると、そのデータはマルチプレクサ３１からプロセッサ３２に送られて、容易に理解できる形式に、例えばロール２０の長さに沿ってロール２０の圧力プロファイルに処理される。
【００３２】
図３は、信号搬送部材２８によって直列に接続されたセンサ３０を備えるロール２０の一部を示している。センサ３０は通常、軸方向に等間隔で配置されている（いくつかの応用例、例えばティッシュペーパの製造に使用されるロールなどでは、センサはロールの端部付近でより集中することがある）。通常、各センサ３０が一定の軸方向かつ周方向位置に位置するように、１本のつるまき線がロール２０の全周囲に曲線を描き、それによって動作パラメータを各位置で測定することが可能になる。らせん状センサ構成について、前述のＭｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の米国特許第５，６９９，７２９号および前述のＭｏｏｒｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号により詳細に記述されている。
【００３３】
図４は、信号搬送部材２８から送られる例示的な信号を示すグラフである。各センサ３０がニップに入ると、各センサ３０は荷重を受け、信号の逆ピークＰのうちの１つで表されるパルスを発することになる。各センサ３０は、それがニップから離れると無荷重状態になる。基線Ｂが逆ピークＰ間に確立されている。ニップ圧は、逆ピークＰと基線Ｂとの差であるパルスの高さまたは振幅によって決定されるものである。
【００３４】
理想的には、図４に例示されているように、すべてのセンサ３０が、ピークＰ間に一貫した基線Ｂが確立されるように無荷重状態になる。しかし、これは、ロール２０が、２つ以上のセンサ３０が同時に部分的または完全に荷重を受けるいくつかの応用例で使用された場合には、当てはまらない。信号搬送部材２８はセンサ３０を直列に接続しているので、すべてのセンサ３０からの出力の和である信号は１つだけである。図５は、信号搬送部材２８によって送られる別の例示的な信号を示すグラフであり、パルスＰが部分的に重なり合っている。この実施例では、隣接するセンサ３０が同時に部分的に荷重を受けている。これは、基線Ｂを変化させ（すなわち基線を下方へシフトさせ）、したがってパルス波高を減少させて、誤った測定を引き起こすことになる。
【００３５】
この問題は、延長または幅広ニップの応用例で起こる可能性がある。図１および図３に例示されているロール２０のセンサシステムは、約１インチ（約２．５４センチ）幅のニップ、例えばプレス部分において２つのロール間に形成されるいくつかのニップに適している場合がある。しかし、延長または幅広ニップ、例えばロールがシュープレスのシューと対合したときに形成されるニップは、最大で１０インチ（２５．４センチ）の幅になることがあり、さらに幅が広くなることもある。結果として、これらの応用例では、少なくとも２つの隣接するセンサ３０からのパルスが部分的に重なり合う可能性がある。隣接するセンサ３０間の角度間隔または周方向間隔を大きくすることができるが、このようにするとセンサ３０の総数が少なくなり、測定場所（センサ位置）間の空きスペースが広いプロファイルになる。
【００３６】
図６は、幅広ニップの応用例で遭遇する問題を克服することができる一実施形態を例示している。ロール１２０は、第１組のセンサ１３０１および第２組のセンサ１３０２を含む検知システムを備えている。第１組のセンサ１３０１は、第２組のセンサ１３０２とは異なっている。センサ１３０１、１３０２は、ロール１２０の周囲にらせん状構成で配置されている。各センサ１３０１、１３０２は、ロール１２０が受けた動作パラメータ（例えば圧力）を検知し、その動作パラメータに関する信号を提供するように構成されている。
【００３７】
検知システムはまた、第１および第２の信号搬送部材１２８１、１２８２も含んでいる。第１の信号搬送部材１２８１は第１組のセンサ１３０１を直列に接続し、第２の信号搬送部材１２８２は第２組のセンサ１３０２を直列に接続している。図示の実施形態では、第１組の隣接するセンサ１３０１間の軸方向距離は、図１および３に示されているロール２０の隣接するセンサ３０間の軸方向距離に比べて増大している（例えば２倍）。同様に、第２組の隣接するセンサ１３０２間の軸方向距離もまた、ロール２０の隣接するセンサ３０間の軸方向距離に比べて増大している（例えば２倍）。この構成は、個々の信号搬送部材１２８１、１２８２の隣接するセンサからの信号ピーク間の時間を増大させることが可能となる。これらの増大した持続時間は、単一の信号搬送部材によって直列に接続されたセンサが遭遇し得る部分的に重なり合う信号をなくすことができる。
【００３８】
検知システムはまた、第１の信号搬送部材１２８１（したがって第１組のセンサ１３０１）および第２の信号搬送部材１２８２（したがって第２組のセンサ１３０２）と作用的に関連する信号処理ユニットまたは装置も含むことが可能である。この信号処理ユニットまたは装置は、第１組のセンサ１３０１および第２組のセンサ１３０２によって提供された信号を選択的に監視する（またはその信号からデータを受け取る）ように構成される。いくつかの実施形態では、信号処理ユニットまたは装置は、第１の信号搬送部材１２８１と第２の信号搬送部材１２８２とを交互に監視する（またはそれらの部材からデータを受け取る）ように構成されている。信号処理ユニットまたは装置については、以下でより詳細に説明する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、図６に示されているように、第１組のセンサ１３０１と第２組のセンサ１３０２とは、らせん状構成で互い違いになっている。第１の信号搬送部材１２８１は第２組のセンサ１３０２を迂回することができ、第２の信号搬送部材１２８２は第１組のセンサ１３０１を迂回することができる。本明細書で使用されているように、信号搬送部材が１つまたは複数のセンサを「迂回する」というのは、その信号搬送部材が１つまたは複数のセンサと接触しないことを意味している。信号搬送部材は、センサの上、下、および／または周囲を通ることによってセンサを迂回することが可能となる。信号搬送部材は、特定のセンサが迂回されるときに（例えば、信号搬送部材がセンサの上または下を通る場合）、ロールのカバー内の異なる深さに少なくとも部分的に埋め込むことが可能となり、あるいは、特定のセンサが迂回されるときに（例えば、信号搬送部材がセンサの周囲を通る場合）、ロールのカバー内の同じまたは実質的に同じ深さに少なくとも部分的に埋め込むことが可能となる。図示のように、第１の信号搬送部材１２８１は第２組のセンサ１３０２の周囲に「曲線を描く」ことができ、第２の信号搬送部材１２８２は第１組のセンサ１３０１の周囲に「曲線を描く」ことができる。
【００４０】
図１３および図１４は、それぞれ信号搬送部材１２８１および１２８２から送られる例示的な信号を示すグラフである。上述した図１３に示されているように、隣接するセンサ１３０１からのパルスＰ１間の時間は、センサ１３０１の軸方向間隔が増大しているため長くなっている。これは、パルスＰ１が部分的に重なり合わないようにするのを助け、その上、適正な基線Ｂ１が確立されるようにするのも助けるものである。同様に、図１４に示されているように、隣接するセンサ１３０２からのパルスＰ２間の時間は、センサ１３０２の軸方向間隔が増大しているため長くなっている。これは、パルスＰ２が部分的に重なり合わないようにするのを助けるとともに、適正な基線Ｂ２が確立されるようにするのも助けている。第１組のセンサ１３０１からの信号を監視した後（例えば、パルスＰ３の前ではなくＰ１の後）、プロセッサ１３２は切り替わり、第２組のセンサ１３０２からの信号（例えば、図１０に示されているパルスＰ２）を監視することができる。プロセッサ１３２は、第１組および第２組のセンサ１３０１、１３０２を種々の方法で監視する間に切り替わることが可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ１３２は、第１組のセンサ１３０１からの信号と第２組のセンサ１３０２からの信号とを交互に監視するように構成されている。
【００４１】
したがって、選択的に監視され得る複数の組のセンサを使用することにより、パルスが部分的に重なり合うことによる誤った測定を最小限に抑えるかまたは防止することができ、ロール上のセンサ範囲に障害が生じることはなく、それによって正確かつ包括的なロールプロファイルが可能になる。
【００４２】
上述のように、ロール１２０は、対合構造に対してそれと共に比較的幅の広いニップを形成するように位置する場合に、特に有用となり得る。例示するために、図７は、ロール１２０に対してそれと共に比較的幅の広いニップ１５２を形成するように位置する対合構造１５０（例えば、シュープレスのシュー）を示している。上述した検知システムは、第１のセンサ組のただ１つのセンサ１３０１と第２のセンサ組のただ１つのセンサ１３０２とがニップ１５２内で同時に位置するように構成されていてもよい。
【００４３】
２組のセンサおよび２つの信号搬送部材について上記に詳細に説明し図６に例示してきたが、３つ以上のセンサ組が、各センサ組が個々の信号搬送部材によって接続された状態で必要に応じて使用され得ることが想定される。３つ以上のセンサ組は、例えば、特に幅の広いニップを含む応用例で必要とされ得る。
【００４４】
図１および図３に例示されているようなロールおよび検知システムは、複数ニップ構成とは相いれない場合もある。そのような構成の実施例が、プレス部分（図９）およびカレンダ部分（図１０）内のグループ化されたロールである。図９では、プレスロール２０２、２０３が、プレスロール２０１に対してそれと共にニップＮ１、Ｎ２を形成するように位置している。同様に、図１０では、カレンダロール８０２、８０３が、カレンダロール８０１に対してそれと共にニップＮ４、Ｎ５を形成するように位置している。ロール２０（図１および図３に例示されている）がロール２０１（またはロール８０１）の適所に使用されていれば、少なくとも１つのセンサ３０が、動作中の特定の時間に、各ニップＮ１、Ｎ２（または各ニップＮ４、Ｎ５）内で少なくとも部分的に荷重を受けることができる。これにより、少なくとも２つの信号が部分的に重なり合ったり重畳したりする可能性がある。というのは、センサ３０のすべてが信号搬送部材２８によって直列に接続されているからである。部分的に重なり合う信号の場合、基線は、より詳細に上述したように変化する可能性がある。さらに、重畳した信号は、どの信号がどのニップに対応するのかについて混乱を招く可能性がある。
【００４５】
少なくとも１つのセンサが複数のニップ内で同時に荷重を受けるという問題を克服するために、図１および図３に示されているセンサ３０の角度間隔または周方向間隔を小さくすることができる。これにより、センサ３０によって形成されるつるまき線がロール２０に完全には巻き付かないように、センサ３０によって画定されるねじれ角を減少させることになる。しかし、同数のセンサを維持するためには、隣接するセンサ間の軸方向間隔を小さくする必要がある。これは、延長または幅広ニップの応用例に関し上述した同じ問題を引き起こす可能性がある。すなわち、複数のセンサが単一のニップ内に同時に位置する可能性があり、信号が部分的に重なり合う可能性がある。
【００４６】
図８は、複数ニップ構成に関連するこれらの問題を克服することができる一実施形態を例示している。ロール２２０は、第１組のセンサ２３０１を直列に接続する第１の信号搬送部材２２８１を含む検知システムを備えている。センサ２３０１は、ロール２２０が受けた動作パラメータ（例えば圧力）を検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成されている。第１の信号搬送部材２２８１は、ロール２２０の周囲に第１のねじれ角θ１によって画定された第１のらせん状構成で配置されている。第１のねじれ角θ１は、ロール２２０の回転軸Ｒに対する第１の最も端のセンサ２３０１Ａの角度位置または円周方向位置と第２の最も端のセンサ２３０１Ｂの角度位置または円周方向位置との間の角度によって画定されている。
【００４７】
ロール２２０の検知システムはまた、第１の信号搬送部材２２８１から離間された第２の信号搬送部材２２８２も含んでいる。第２の信号搬送部材２２８２は、第２組のセンサ２３０２を直列に接続している。センサ２３０２は、ロール２２０が受けた動作パラメータ（例えば圧力）を検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成されている。第１の信号搬送部材２２８２は、ロール２２０の周囲に第２のねじれ角θ２によって画定された第２のらせん状構成で配置されている。第２のねじれ角θ２は、ロール２２０の回転軸Ｒに対する第１の最も端のセンサ２３０２Ａの角度位置または円周方向位置と第２の最も端のセンサ２３０２Ｂの角度位置または円周方向位置との間の角度によって画定されている。
【００４８】
ロール２２０の検知システムはまた、第１の信号搬送部材２２８１および第２の信号搬送部材２２８２と作用的に関連する信号処理ユニットまたは装置も含む。信号処理ユニットまたは装置は、第１の信号搬送部材２２８１によって送られた（したがって第１組のセンサ２３０１によって提供された）信号と第２の信号搬送部材２２８２によって送られた（したがって第２組のセンサ２３０２によって提供された）信号とを選択的に監視するように構成されている。いくつかの実施形態では、信号処理ユニットまたは装置は、第１の信号搬送部材２２８１によって送られた信号と第２の信号搬送部材２２８２によって送られた信号とを交互に監視するように構成される。信号処理ユニットまたは装置については、以下でより詳細に説明する。
【００４９】
図示の実施形態では、第１のセンサ組の隣接するセンサ２３０１間の角度間隔が減少し、第２のセンサ組の隣接するセンサ２３０２間の角度間隔も減少している。この構成は、特定の信号搬送部材２２８１、２２８２に関連する複数のセンサが複数のニップ内に同時に位置しないようにすることが可能である。さらに、第１のセンサ組の隣接するセンサ２３０１間の軸方向間隔が増大し、第２のセンサ組の隣接するセンサ２３０２間の軸方向間隔も増大している。これにより、特定の信号搬送部材２２８１、２２８２に関連する複数のセンサが複数のニップ内に同時に位置しないようにすることが可能となる。
【００５０】
明確にするために、図９には９つのセンサ（第１のセンサ組の５つのセンサ２３０１および第２のセンサ組の４つのセンサ２３０２）しか例示されていないことに留意されたい。それより少ないまたは多いセンサが使用され得ることが想定される。例えば、１１個のセンサ２３０１および１０個のセンサ２３０２が存在することが可能である。また、同数のセンサ２３０１、２３０２が存在することも可能である。さらに、ねじれ角θ１、θ２は図示より小さくても大きくてもよいことが想定される。例えば、ねじれ角θ１、θ２の一方または両方は、それぞれの信号搬送部材２２８１、２２８２が図示より大きいロール２２０「の周囲に曲線を描く」ように、図示より大きくすることが可能である。
【００５１】
２組のセンサおよび２つの信号搬送部材について本明細書では詳細に説明され図８に例示されているが、３つ以上のセンサ組が、各センサ組が個々の信号搬送部材によって接続された状態で必要に応じて使用され得ることが想定される。
【００５２】
センサ２３０１およびセンサ２３０２は、ロールプロファイル内に「空所」がないようにし、したがって包括的なプロファイルを可能にするために、互いに対して軸方向に互い違いに配列することができる。例えば、第２組のセンサ２３０２は、第１組のセンサ２３０１間の中間またはほぼ中間の軸方向位置とすることが可能である。
【００５３】
いくつかの実施形態では、第１および第２のねじれ角θ１、θ２は実質的に等しくすることが可能である。したがって、信号搬送部材２２８１、２２８２は実質的に平行とすることができる。信号搬送部材２２８１、２２８２間の間隔は、使用されるねじれ角θ１、θ２によって異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、ねじれ角θ１、θ２は部分的に重なり合わない。したがって、第１のセンサ組のセンサ２３０１はロール２２０の第１の周面部にまたがり、第２のセンサ組のセンサ２３０２はロール２２０の第２の別の周面部にまたがることになる。
【００５４】
上述のように、ロール２２０は、複数の対合構造に対してそれらと共に複数のニップを形成するように位置する場合に、特に有用となり得る。いくつかの実施形態では、第１の対合構造が、工業用ロール２２０に対してそれと共に第１のニップを形成するように位置し、第２の対合構造が、工業用ロール２２０に対してそれと共に第２のニップを形成するように位置している。検知システムは、第１のセンサ組のただ１つのセンサ２３０１が第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置しかつ第２のセンサ組のただ１つのセンサ２３０２が第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置するように構成されていてもよい。
【００５５】
例として、図９を参照すると、プレスロール２０２および２０３は、プレスロール２０１に対してそれと共にそれぞれニップＮ１、Ｎ２を形成するように位置することが可能である。ロール２０１は、ただ１つのセンサ２３０１がニップＮ１およびにニップＮ２内に同時に位置し、かつただ１つのセンサ２３０２がニップＮ１およびにニップＮ２内に同時に位置するように、図８に例示されているロール２２０の構成を採ってもよい。別の例として、図１０を参照すると、カレンダロール８０２および８０３は、カレンダロール８０１に対してそれと共にそれぞれニップＮ４、Ｎ５を形成するように位置することが可能である。ロール８０１は、ただ１つのセンサ２３０１がニップＮ４およびにニップＮ５内に同時に位置し、かつただ１つのセンサ２３０２がニップＮ４およびにニップＮ５内に同時に位置するように、図８に例示されているロール２２０の構成をとることが可能である。
【００５６】
いくつかの実施形態では、第１および第２のねじれ角θ１、θ２は、第１および第２のニップによって画定される角度以下である。図９を参照すると、例えば、ニップＮ１およびＮ２はそれらの間に角度β１を画定している。角度β１は、このページと垂直の、ロール２０１の回転軸Ｒに対して測定されるようになっている。第１および第２のねじれ角θ１、θ２は、第１のセンサ組のただ１つのセンサ２３０１がニップＮ１およびＮ２内に同時に位置し、かつ第２のセンサ組のただ１つのセンサ２３０２がニップＮ１およびＮ２内に同時に位置することを確実にするのに役立つように、角度β１以下とすることが可能である。
【００５７】
さらに図９を参照すると、プレスロール群はロール２０４などの１つまたは複数の追加のロールを含んでいてもよいことに留意されたい。これに関連して、プレスロール２０１、２０４は、プレスロール２０２に対してそれと共にニップＮ１、Ｎ３を形成するように位置することが可能である。この場合、ロール２０２は、ただ１つのセンサ２３０１がニップＮ１およびにニップＮ３内に同時に位置しかつただ１つのセンサ２３０２がニップＮ１およびにニップＮ３内に同時に位置するように、図８に例示されているロール２２０の構成をとることが可能である。
【００５８】
複数のセンサアレイの使用もまた、アレイのうちの１つ（または複数）が機能を停止した場合でも監視が継続できるという点で有利となり得る。例えば、図６に例示されている信号搬送部材１２８１、１２８２の一方が壊れた場合、信号搬送部材１２８１、１２８２の他方によって接続されているセンサは依然として信号を提供することができる。同じことが、図８に例示されている信号搬送部材２２８１、２２８２に適用することが可能である。
【００５９】
ここで図１１を参照すると、ロール１２０、２２０と共に使用するシステムの構成要素が例示されている。特に、図１１は、データがどのようにセンサ（または信号搬送部材）からユーザまで流れることができるのかを例示している。上述のように、ロール１２０、２２０は、複数の信号搬送部材（例えば、１２８１、１２８２、１２８３、・・・１２８Ｎ）を含むことが可能である。信号搬送部材は、１つまたは複数のマルチプレクサ１３１に電気的に結合することが可能である。この１つまたは複数のマルチプレクサ１３１は、信号調整ユニット８４に電気的に結合することが可能である。信号調整ユニット８４は、測定された動作パラメータ（例えば圧力）を表す調整済み信号をプロセッサ３２に送ることが可能である。信号調整ユニット８４とプロセッサ３２との間のリンクは、無線データ送信機８６とすることが可能である。あるいは、信号調整ユニット８４とプロセッサ３２とは結線で接続することも可能である。プロセッサ３２は、データをユーザ・インタフェース・ユニット８８に送ることが可能である。例えば、ユーザ・インタフェース・ユニット８８は、ディスプレイ、プリンタなどを含むことが可能である。ユーザ・インタフェース・ユニット８８は、データをユーザフレンドリーな態様で表すように構成することが可能である（例えば、ロールの圧力プロファイルをユーザに表示することが可能である）。プロセッサ３２はユーザ・インタフェース・ユニット８８に結線で接続することが可能であり、あるいはデータを無線で送ることも可能である。
【００６０】
図示されてはいないが、マルチプレクサ１３１の後に、かつデータがメモリに保存される前に、増幅器および／またはアナログデジタル変換器が存在し得ることに留意されたい。データは、無線送信され得るよりも速く生成することが可能であるので、メモリに保存することができる。
【００６１】
例えば、使用される場合、信号調整ユニット８４は、データがプロセッサ３２に送られる前に保存されるマイクロプロセッサバッファを含むことができる。いくつかの実施形態では、このバッファは、各信号搬送部材のために一定の空間が確保されるように分割されてもよい。例えば、２つの信号搬送部材１２８１、１２８２が存在する場合、バッファは、バッファの半分または約半分が第１の信号搬送部材１２８１から送られるデータのために確保され、かつバッファの半分または約半分が第２の信号搬送部材１２８２から送られるデータのために確保されるように分割することが可能である。ユーザは、ユーザ・インタフェース・ユニット８８でコマンドを送ってデータを収集することができる。マルチプレクサ１３１（または第１のマルチプレクサ１３１）は、第１の信号搬送部材１２８１から送られた信号を受け取るように設定することができ、バッファの半分または約半分を第１の信号搬送部材１２８１からのデータで満たすことが可能である。また、第２の信号搬送部材１２８２から送られた信号を受け取るように、マルチプレクサ３１は切り替わることが可能であり（または第２のマルチプレクサ１３１を設定することが可能であり）、バッファの残りの部分を第２の信号搬送部材１２８２からのデータで満たすことが可能である。この時点で、すべてのデータをプロセッサ１３２に送ることが可能である。さらに、このデータは、適切なフォーマットでユーザインタフェース８８に送ることが可能である。
【００６２】
他のいくつかの実施形態では、バッファは、１つの信号搬送部材からのデータで一度に満たすことができる。例えば、２つの信号搬送部材１２８１、１２８２が存在する場合、ユーザからのコマンドに応じて、データプロセッサ３２は、最初に第１の信号搬送部材１２８１からデータを要求することが可能である。マルチプレクサ１３１（または第１のマルチプレクサ１３１）は、第１の信号搬送部材１２８１から送られた信号を受け取るように設定することが可能であり、バッファは第１の信号搬送部材１２８１からのデータで満たすことが可能である。また、第１の信号搬送部材１２８１からのデータはプロセッサ３２に送ることができる。そのデータをユーザインタフェース８８に提供する前に、そして、第２の信号搬送部材１２８２から送られた信号を受け取るように、マルチプレクサ１３１は切り替わることが可能であり（または第２のマルチプレクサ１３１を設定することが可能であり）、バッファは第２の信号搬送部材１２８２からのデータで満たすことが可能である。さらに、第２の信号搬送部材１２８２からのデータはデータプロセッサ３２に送ることが可能であり、この時点で、プロセッサ３２は、例えば、２組のデータを組み合わせてユーザインタフェース８８に圧力プロファイルを生成することが可能である。
【００６３】
上述のように、ロール１２０、２２０の検知システムは、信号搬送部材と作用的に関連しかつ信号搬送部材から送られた（またはそれに関連するセンサによって提供された）信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットまたは装置を含んでいる。種々の実施形態において、信号処理ユニットまたは装置は、図１１に例示されている構成要素のうちの１つまたは複数、例えばマルチプレクサ１３１、信号調整ユニット８４、無線データ送信機８６、プロセッサ３２、および／またはユーザインタフェース装置８８を含むことが可能である。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態による工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法が図１２に例示されている。少なくとも第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材とを含むロールが設けられる（ブロック３００）。このロールは、上述したロール１２０、２２０のどちらかの形をとっていてもよい。特に、ロールは、ロール１２０、２２０に関して上述した形式のいずれかを含むことが可能である。
【００６５】
いくつかの実施では、ロールは、ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造とともに回転して、第１のセンサ組のただ１つのセンサと第２のセンサ組のただ１つのセンサとがニップ内に同時に位置するようにする（ブロック３０５）。他のいくつかの実施形態では、ロールは、ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造とロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造とともに回転して、第１のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置し、かつ第２のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置するようにする（ブロック３１０）。
【００６６】
いくつかの実施形態では、第１のセンサ組からの信号と第２のセンサ組からの信号とを交互に監視しかつ／または送ることが可能である。第１組のセンサおよび第２組のセンサからのデータは、動作パラメータ（例えば圧力）プロファイルを生成するために送ることが可能である。
【００６７】
前述は、本発明を例示したものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきでない。本発明の例示的な実施形態について説明してきたが、当業者なら、多くの修正が本発明の新規な教示および利点から著しく逸脱することなく例示的な実施形態において可能であることは容易に理解するものである。したがって、すべてのそのような修正は、特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内に含まれるよう意図されている。本発明は以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の同等物は本明細書に含まれるものとする。
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０１０年６月４日に出願された米国仮特許出願第６１／３５１，４９９号の優先権を主張するものであり、その開示が本明細書に完全に組み込まれる。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、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。
【背景技術】
【０００３】
典型的な製紙プロセスでは、セルロース繊維（紙の「原料」として知られている）の水スラリーまたは懸濁液が、２つ以上のロール間を移動する織金網（ｗｏｖｅｎ ｗｉｒｅ）および／または合成材料製のエンドレスベルトの上部走路（ｕｐｐｅｒ ｒｕｎ）の上に供給される。このベルトは、しばしば「フォーミングファブリック（ｆｏｒｍｉｎｇ ｆａｂｒｉｃ）」と呼ばれ、その上部走路の上面上に製紙面を設け、この上部走路は、水性溶媒から紙原料のセルロース繊維を分離するフィルタとして動作し、それによって湿紙ウェブ（ｗｅｔ ｐａｐｅｒ ｗｅｂ）を形成する。水性溶媒は、重力またはファブリックの上部走路の下面（すなわち「機械側」）上に位置する真空によって、排水孔として知られているフォーミングファブリックのメッシュ開口から流出する。
【０００４】
フォーミング部分を出た後、紙ウェブは、抄紙機のプレス部分へ移送され、そこで、通常は「プレスフェルト（ｐｒｅｓｓ ｆｅｌｔ）」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。プレスからの圧力はウェブから余分な水分を除去するものである。この水分の除去は、プレスフェルトの「バット」層の存在によって促進されることが多い。次いで、紙は、さらに水分を除去するための乾燥機部分に移送される。乾燥後、紙は２次加工および包装の準備ができている。
【０００５】
円筒形ロールが通常、製紙機械の別の部分、例えばプレス部分で利用されている。この種のロールは、それらが高い動荷重および温度ならびに刺激性または腐食性の化学剤に曝され得る厳しい環境の中に存在し動作する。一例として、典型的な製紙工場では、ロールは、繊維性ウェブシートを加工ステーション間で搬送するためだけでなく、プレス部分およびカレンダロールの場合、ウェブシート自体を紙に加工するためにも使用されている。
【０００６】
通常、製紙に使用されるロールは、製紙機械内の様々な位置に存在するロールが様々な機能を実行する必要があるので、製紙機械内の場所を考慮して構成されている。これは、製紙用ロールの性能要求が多様となり得るとともに、金属ロール全体を交換するのが極めて高価となり得るので、多くの製紙用ロールは、通常は金属のコアの周面を囲むポリマーカバーを含んでいる。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、製紙応用例の要求に応じて様々な性能特性を有するロールを提供することができる。また、金属ロールを覆うカバーを修理したり、磨き直したり、交換したりすることにより、金属ロール全体を交換する場合に比べてかなり安価となり得る。カバー用の例示的なポリマー材料としては、天然ゴム、合成ゴム、例えばネオプレンゴム、スチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴムなど、クロロスルホン化ポリエチレン（「ＣＳＰＥ」、ＤｕＰｏｎｔからのＨＹＰＡＬＯＮという商標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たエチレンプロピレンターポリマーに付けられた名前）、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がある。
【０００７】
多くの例では、ロールカバーは、少なくとも２つの異なる層、すなわち、コアを覆いかつコアとの接合を行う基層と、基層を覆いかつ基層と接合するとともにロールの外側表面の役割を果たすトップストック層（ｔｏｐｓｔｏｃｋ ｌａｙｅｒ）と、を含んでいる（あるロールは、基層とトップストック層に挟まれた中間の「連結」層も含んでいる）。これらの材料の層は通常、カバーに動作のための規定組の物理的性質を提供するように選択される。これらは、製紙環境に耐えるように、必須強度と、弾性係数と、高温、水および刺激性化学薬品に対する耐性とを含むことができる。加えて、カバーは通常、それらが担うべき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、カバーは通常、紙シートに損傷を与えずに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、カバーは耐摩耗性であるべきである。
【０００８】
紙ウェブは製紙機械によって運ばれるので、紙ウェブが受ける圧力プロファイルを理解することが非常に重要となり得る。圧力の変化がウェブから排出される水の量に影響を与える可能性があり、それによって、最終的なシートの水分含量、厚み、およびその他の性質に影響を及ぼす可能性がある。したがって、ロールに加えられる圧力の大きさは、抄紙機で製造された紙の品質に影響を与える可能性がある。
【０００９】
ロールの他の性質もまた重要となり得る。例えば、ロールカバーがクロスマシン方向（ｃｒｏｓｓ ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）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、カバーの潜在的問題を識別する手助けをすることができる。
【００１０】
工業用ロールのカバー内に圧力センサおよび／または温度センサを含むことが知られている。例えば、Ｍｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の米国特許第５，６９９，７２９号は、ロールのポリマーカバー内に埋め込まれた複数の圧力センサを含むらせん状に配置されたリード線を有するロールについて記述している。上記センサは、ロールの長さに沿って様々な軸方向位置で圧力を読み取るためにらせん状に配置されている。通常、センサは、センサ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送る信号搬送部材によって接続されている。
【００１１】
より詳細には、各センサがニップを通過すると、そのセンサは荷重を受けて信号を発する。次いで、センサは、それがニップを通過した後で無荷重状態になる。しかし、センサは信号搬送部材によって直列に接続され、２つ以上のセンサがニップを同時に通過している場合にセンサ信号が部分的に重なり合ったり重畳したりする可能性がある。したがって、このシステムは、いくつかの応用例では正確な圧力プロファイルを生成することができない。
【００１２】
センサ信号は、延長または幅広ニップの応用例で部分的に重なり合う可能性がある。例えば、工業用ロールは、シュープレスのシューなどの対合構造（ｍａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に対して、それと共に比較的幅の広いニップを形成するように位置することができる。この例では、少なくとも隣接するセンサがニップ内に同時に位置する可能性があり、これは誤った測定を引き起こす可能性がある。
【００１３】
信号はまた、ロールが複数の対合構造と対応するように位置し、それによって複数のニップを作る応用例でも重なったり重畳したりする可能性がある。例示的な応用例は、プレス部分内にグループ化ロールを含み、カレンダリング部分（ｃａｌｅｎｄｅｒｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ）内にロールを含んでいる。これらの例では、少なくとも１つのセンサが特定の時間に各ニップ内にある可能性がある。やはり、これは誤った測定を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【００１４】
第１の態様として、本発明の実施形態は工業用ロールを対象とする。この工業用ロールは、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを含む複数のセンサであって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第１のセンサ組のセンサが第２のセンサ組のセンサとは異なる、複数のセンサと、第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。
【００１５】
第２の態様として、本発明の実施形態は工業用ロールを対象とする。この工業用ロールは、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、このコアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲に第１のねじれ角で画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第１のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第２のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。
【００１６】
第３の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法を対象とする。この方法は、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、このコアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを含む工業用ロールを提供することを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを備える複数のセンサであって、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成された複数のセンサと、第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。この方法は、ロールを、工業用ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造とともに回転させて、第１のセンサ組のただ１つのセンサと第２のセンサ組のただ１つのセンサとがニップ内に同時に位置するようにすることをさらに含んでいる。
【００１７】
第４の態様として、本発明の実施形態は、工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法を対象とする。この方法は、外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、検知システムとを備える工業用ロールを設けることを含んでいる。検知システムは、ポリマーカバー内に埋め込まれかつロールの周囲に第１のねじれ角によって画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第１のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、ポリマーカバー内に埋め込まれかつロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、これらのセンサが、ロールが受けた動作パラメータを検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、第２のねじれ角が、ロールの回転軸に対する第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、第１組および第２組のセンサによって提供された信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと、を含んでいる。この方法は、ロールを、ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造とロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造とともに回転させて、第１のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置しかつ第２のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置するようにすることをさらに含む。
【００１８】
一実施形態について記述されている１つまたは複数の態様または特徴が、明確には記述されていない別の実施形態に組み込まれ得ることに留意されたい。すなわち、すべての実施形態および／または任意の実施形態の特徴が、任意の方法および／または組合せで組み合わせることができる。出願人は、最初に出願された請求項を、最初にそのようには請求されていない他の任意の請求項に従属しかつ／またはその請求項の任意の特徴を組み入れるように最初に出願された請求項を修正することができる権利を含めて、それに応じて最初に出願された請求項を変更したり、新規請求項を出願したりする権利を留保する。本発明のこれらおよびその他の目的および／または態様について、以下に示す明細書で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術のロールおよび関連する検知システムのゲージ図である。
【図２】図１のロールの断面図である。
【図３】図１のロールとその上の信号搬送部材によって直列に接続されているセンサの一部の端部斜視図である。
【図４】図３の信号搬送部材によって送られる例示的な信号を示すグラフである。
【図５】図３の信号搬送部材によって送られる別の例示的な信号を示すグラフである。
【図６】本発明のいくつかの実施形態による、ロールとその上の複数の信号搬送部材によって接続されているセンサの一部の端部斜視図である。
【図７】対合構造に対してそれと共にニップを形成するように位置する図６のロールの端面図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態による、ロールとその上の複数の信号搬送部材によって接続されているセンサの端部斜視図である。
【図９】図８のロールが複数の対合構造に対してそれと共に複数のニップを形成するように位置することができる構成の端面図である。
【図１０】図８のロールが複数の対合構造に対してそれと共に複数のニップを形成するように位置することができる構成の端面図である。
【図１１】図６および図８の信号搬送部材からデータを送るための構成要素を示すブロック図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態による動作を示すフローチャートである。
【図１３】図６および図８の信号搬送部材によって送られる例示的な信号を示すグラフである。
【図１４】図６および図８の信号搬送部材によって送られる例示的な信号を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明について添付図面を参照して以下により詳細に説明する。本発明は図示した実施形態に限定されるものではない。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。添付図面において、全体を通して類似の番号は類似要素を意味している。いくつかの構成要素の厚みおよび寸法は、明確にするために誇張されていることがある。
【００２１】
周知の機能または構造は、簡潔かつ／または明確にするために詳細には記述されていないことがある。
【００２２】
特に規定されていない限り、本明細書で用いられているすべての専門用語および科学用語は、本発明が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有している。本明細書で本発明の説明に用いられている術語は、特定の実施形態だけを説明するためのものであり、本発明を限定するためのものではない。本発明の説明および添付の特許請求の範囲に用いられているように、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上特に明確に示していない限り、複数形をも含むように意図されている。本明細書で用いられているように、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用途は、関連するリストに記載された項目のうちの１つまたは複数のあらゆる組合せを含んでいる。使用される場合、「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）」、「覆う（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」などの用語は、特に指定のない限り、要素間の直接的または間接的な付着または接触を意味することができる。
【００２３】
次に図を参照すると、図１に広く２０で示してある従来のロールが示されている。ロール２０は、円筒形コア２２（図２）と、コア２２を取り囲むカバー２４（通常は１つまたは複数のポリマー材料で形成される）とを含んでいる。動作パラメータ（例えば圧力、温度、ニップの幅など）を検知するための検知システム２６は、信号搬送部材２８および複数のセンサ３０を含み、センサ３０はそれぞれカバー２４内に少なくとも部分的に埋め込まれている。本明細書で使用されているように、センサがカバー内に「埋め込まれる」は、センサがカバーの中に完全に含まれることを意味し、センサが特定の層またはカバーの層の組内に「埋め込まれる」は、センサがその層またはその層の組の中に完全に含まれることを意味している。検知システム２６はまた、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も含んでいる。
【００２４】
コア２２は通常、鋼鉄や鋳鉄などの金属材料で形成されている。コア２２は、中実（ｓｏｌｉｄ）または空洞とすることができ、空洞の場合、圧力またはロールのプロファイルを変えることができる装置を含んでいてもよい。
【００２５】
カバー２４は、ロールでの使用に適するように、任意の形をとることができ、当業者によって認識されている任意のポリマー材料および／または弾性材料で形成することができる。例示的な材料としては、天然ゴム、合成ゴム、例えばネオプレンゴム、スチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴムなど、クロロスルホン化ポリエチレン（「ＣＳＰＥ」、ＨＹＰＡＬＯＮという商標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たエチレンプロピレンターポリマーに付けられた名前）、エポキシ、およびポリウレタンがある。また、カバー２４は、強化材、充填材、添加物などを含んでいてもよい。例示的な追加の材料が、Ｓｔｅｐｈｅｎｓの米国特許第６，３２８，６８１号、Ｊｏｎｅｓの同第６，３７５，６０２号、およびＧｕｓｔａｆｓｏｎの同第６，９８１，９３５号において論じられ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれる。
【００２６】
ロール２０は、例えばＭｏｏｒｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号およびＰａｋの同時係属の米国特許出願第１２／４８９，７１１号に記述されている態様で製造することができ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれる。これらの出願に記述されているように、カバー２４は複数の層を含むことができる。例えば、コア２２は内側基層で覆うことができ、その場合、信号搬送部材２８およびセンサ３０は適所に位置し付着することが可能である。また、外側基層を当てることができ、外側基層の上にトップストック層を当てることが可能である。本発明は、基層およびトップストック層だけを含むカバー２４を有するロールならびに追加の中間層をもつカバーを有するロールを含むように意図されている。中間層は、トップストック層を当てる前に外側基層の上に当てることが可能である。いくつかの実施形態では、センサ３０は層内に少なくとも部分的に埋め込むことが可能である。いくつかの実施形態では、センサ３０は２つの層の間にあって、センサ３０が一方の層の上部にありかつ第２の別の層で覆われるようにすることが可能である。
【００２７】
そして、完成したロール２０およびカバー２４は、例えば製紙機械内で使用することが可能である。いくつかの実施形態では、ロール２０は、フォーミング紙ウェブが通過できる１つまたは複数のニップを形成するように、１つまたは複数のロールまたは加圧装置がロール２０に隣接して位置するニッププレスの一部である。そのような状況では、カバー２４が特にニップ領域内で受ける圧力を監視することが重要となり得る。検知システム２６は、カバー２４に沿って異なる軸方向位置に関する圧力情報を提供することが可能であり、センサ３０のそれぞれは、ロール２０上の別の軸方向位置に関する圧力情報を提供している。いくつかの他の実施形態では、ロール２０は、紙製品の仕上げを行うカレンダリング部分の一部である。カレンダリング応用例では、ロールカバーはポリマー、綿、またはチルド鉄とすることが可能であり、センサはカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれることに留意されたい。
【００２８】
さらに図１を参照すると、検知システム２６のセンサ３０は、ロール２０の圧力などの動作パラメータを検知するのに適している。センサ３０は、当業者によって認識されている任意の形状または形をとることができ、圧電センサ、光センサなどがある。例示的なセンサが、Ｍｏｏｒｅの米国特許第５，５６２，０２７号、Ｍｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の同第５，６９９，７２９号、Ｍｅｌｌｅｒの同第６，４２９，４２１号、Ｇｕｓｔａｆｓｏｎの同第６，９８１，９３５号およびＧｕｓｔａｆｓｏｎの同第７，５７２，２１４号、Ｍｏｏｒｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号、ならびにＰａｋの同時係属の米国特許出願第１２／４８８，７５３号およびＰａｋの同第１２／４８９，７１１号において論じられ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれることになる。
【００２９】
検知システム２６の信号搬送部材２８は、ロール内での電気信号の通過に適している当業者によって認識されている任意の信号搬送部材とすることが可能である。いくつかの実施形態では、信号搬送部材２８は、例えば前述のＰａｋの米国特許出願第１２／４８９，７１１号に記述されているように、１対のリード線を含み、それぞれが各センサ３０の別の部分と接触することができる。
【００３０】
検知システム２６は、ロール２０の端部に取り付けられたマルチプレクサ３１または他のデータ収集装置を含んでいる。マルチプレクサ３１は、センサ３０から信号を受け取り、収集し、その信号をプロセッサ３２に送るものである。プロセッサ３２は通常、センサ３０と作用的に関連し、センサ３０からの信号を有用な容易に理解できる情報に処理することが可能なパーソナルコンピュータまたは類似のデータ交換装置、例えば製紙工場の分配制御システムである。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号方式などの無線通信モードが、センサ３０から収集されたデータをマルチプレクサ３１からプロセッサ３２に送るために使用されている。他の代替構成は、信号をセンサ３０からプロセッサ３２に送ることを可能にするスリップ・リング・コネクタを含む。適切な例示的処理ユニットが、Ｍｏｏｒｅの米国特許第５，５６２，０２７号および同第７，３９２，７１５号、Ｍｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の同第５，６９９，７２９号、およびＧｕｓｔａｆｓｏｎ ｅｔ ａｌ．の同第６，７５２，９０８号において論じられ、それらのそれぞれの開示が本明細書に完全に組み込まれることになる。
【００３１】
動作中、ロール２０およびカバー２４は、ロール２０の軸を中心に非常に高速で回転するようになっている。センサ３０のうちの１つがロール２０と対合ロールまたはプレスとによって作られたニップを通過するたびに、センサ３０は、対合ロールがセンサ３０上方のロール２０の領域にかける圧力によって生成されたパルスを送ることになる。センサ３０がニップ内に存在しないとき、一般的なノイズのレベルを超える有意なパルスは生成されない。したがって、ロール２０が回転するにつれて、各センサ３０はニップを通って移動し、ニップの対応位置での圧力を表すパルスを提供することになる。その結果、パルスの形をとるデータがセンサ３０によって生成され、信号搬送部材２８に沿って送られるとともに、マルチプレクサ３１で受け取られることになる。典型的なデータ検索セッションでは、センサ３０、１台当たり１０〜３０個のパルスが受け取られる。これらの個々のパルスは、保存され各センサ３０のそれぞれの圧力信号に処理され得る。生のセンサデータが収集されると、そのデータはマルチプレクサ３１からプロセッサ３２に送られて、容易に理解できる形式に、例えばロール２０の長さに沿ってロール２０の圧力プロファイルに処理される。
【００３２】
図３は、信号搬送部材２８によって直列に接続されたセンサ３０を備えるロール２０の一部を示している。センサ３０は通常、軸方向に等間隔で配置されている（いくつかの応用例、例えばティッシュペーパの製造に使用されるロールなどでは、センサはロールの端部付近でより集中することがある）。通常、各センサ３０が一定の軸方向かつ周方向位置に位置するように、１本のつるまき線がロール２０の全周囲に曲線を描き、それによって動作パラメータを各位置で測定することが可能になる。らせん状センサ構成について、前述のＭｏｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ．の米国特許第５，６９９，７２９号および前述のＭｏｏｒｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許出願公開第２００５／０２６１１１５号により詳細に記述されている。
【００３３】
図４は、信号搬送部材２８から送られる例示的な信号を示すグラフである。各センサ３０がニップに入ると、各センサ３０は荷重を受け、信号の逆ピークＰのうちの１つで表されるパルスを発することになる。各センサ３０は、それがニップから離れると無荷重状態になる。基線Ｂが逆ピークＰ間に確立されている。ニップ圧は、逆ピークＰと基線Ｂとの差であるパルスの高さまたは振幅によって決定されるものである。
【００３４】
理想的には、図４に例示されているように、すべてのセンサ３０が、ピークＰ間に一貫した基線Ｂが確立されるように無荷重状態になる。しかし、これは、ロール２０が、２つ以上のセンサ３０が同時に部分的または完全に荷重を受けるいくつかの応用例で使用された場合には、当てはまらない。信号搬送部材２８はセンサ３０を直列に接続しているので、すべてのセンサ３０からの出力の和である信号は１つだけである。図５は、信号搬送部材２８によって送られる別の例示的な信号を示すグラフであり、パルスＰが部分的に重なり合っている。この実施例では、隣接するセンサ３０が同時に部分的に荷重を受けている。これは、基線Ｂを変化させ（すなわち基線を下方へシフトさせ）、したがってパルス波高を減少させて、誤った測定を引き起こすことになる。
【００３５】
この問題は、延長または幅広ニップの応用例で起こる可能性がある。図１および図３に例示されているロール２０のセンサシステムは、約１インチ（約２．５４センチ）幅のニップ、例えばプレス部分において２つのロール間に形成されるいくつかのニップに適している場合がある。しかし、延長または幅広ニップ、例えばロールがシュープレスのシューと対合したときに形成されるニップは、最大で１０インチ（２５．４センチ）の幅になることがあり、さらに幅が広くなることもある。結果として、これらの応用例では、少なくとも２つの隣接するセンサ３０からのパルスが部分的に重なり合う可能性がある。隣接するセンサ３０間の角度間隔または周方向間隔を大きくすることができるが、このようにするとセンサ３０の総数が少なくなり、測定場所（センサ位置）間の空きスペースが広いプロファイルになる。
【００３６】
図６は、幅広ニップの応用例で遭遇する問題を克服することができる一実施形態を例示している。ロール１２０は、第１組のセンサ１３０１および第２組のセンサ１３０２を含む検知システムを備えている。第１組のセンサ１３０１は、第２組のセンサ１３０２とは異なっている。センサ１３０１、１３０２は、ロール１２０の周囲にらせん状構成で配置されている。各センサ１３０１、１３０２は、ロール１２０が受けた動作パラメータ（例えば圧力）を検知し、その動作パラメータに関する信号を提供するように構成されている。
【００３７】
検知システムはまた、第１および第２の信号搬送部材１２８１、１２８２も含んでいる。第１の信号搬送部材１２８１は第１組のセンサ１３０１を直列に接続し、第２の信号搬送部材１２８２は第２組のセンサ１３０２を直列に接続している。図示の実施形態では、第１組の隣接するセンサ１３０１間の軸方向距離は、図１および３に示されているロール２０の隣接するセンサ３０間の軸方向距離に比べて増大している（例えば２倍）。同様に、第２組の隣接するセンサ１３０２間の軸方向距離もまた、ロール２０の隣接するセンサ３０間の軸方向距離に比べて増大している（例えば２倍）。この構成は、個々の信号搬送部材１２８１、１２８２の隣接するセンサからの信号ピーク間の時間を増大させることが可能となる。これらの増大した持続時間は、単一の信号搬送部材によって直列に接続されたセンサが遭遇し得る部分的に重なり合う信号をなくすことができる。
【００３８】
検知システムはまた、第１の信号搬送部材１２８１（したがって第１組のセンサ１３０１）および第２の信号搬送部材１２８２（したがって第２組のセンサ１３０２）と作用的に関連する信号処理ユニットまたは装置も含むことが可能である。この信号処理ユニットまたは装置は、第１組のセンサ１３０１および第２組のセンサ１３０２によって提供された信号を選択的に監視する（またはその信号からデータを受け取る）ように構成される。いくつかの実施形態では、信号処理ユニットまたは装置は、第１の信号搬送部材１２８１と第２の信号搬送部材１２８２とを交互に監視する（またはそれらの部材からデータを受け取る）ように構成されている。信号処理ユニットまたは装置については、以下でより詳細に説明する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、図６に示されているように、第１組のセンサ１３０１と第２組のセンサ１３０２とは、らせん状構成で互い違いになっている。第１の信号搬送部材１２８１は第２組のセンサ１３０２を迂回することができ、第２の信号搬送部材１２８２は第１組のセンサ１３０１を迂回することができる。本明細書で使用されているように、信号搬送部材が１つまたは複数のセンサを「迂回する」というのは、その信号搬送部材が１つまたは複数のセンサと接触しないことを意味している。信号搬送部材は、センサの上、下、および／または周囲を通ることによってセンサを迂回することが可能となる。信号搬送部材は、特定のセンサが迂回されるときに（例えば、信号搬送部材がセンサの上または下を通る場合）、ロールのカバー内の異なる深さに少なくとも部分的に埋め込むことが可能となり、あるいは、特定のセンサが迂回されるときに（例えば、信号搬送部材がセンサの周囲を通る場合）、ロールのカバー内の同じまたは実質的に同じ深さに少なくとも部分的に埋め込むことが可能となる。図示のように、第１の信号搬送部材１２８１は第２組のセンサ１３０２の周囲に「曲線を描く」ことができ、第２の信号搬送部材１２８２は第１組のセンサ１３０１の周囲に「曲線を描く」ことができる。
【００４０】
図１３および図１４は、それぞれ信号搬送部材１２８１および１２８２から送られる例示的な信号を示すグラフである。上述した図１３に示されているように、隣接するセンサ１３０１からのパルスＰ１間の時間は、センサ１３０１の軸方向間隔が増大しているため長くなっている。これは、パルスＰ１が部分的に重なり合わないようにするのを助け、その上、適正な基線Ｂ１が確立されるようにするのも助けるものである。同様に、図１４に示されているように、隣接するセンサ１３０２からのパルスＰ２間の時間は、センサ１３０２の軸方向間隔が増大しているため長くなっている。これは、パルスＰ２が部分的に重なり合わないようにするのを助けるとともに、適正な基線Ｂ２が確立されるようにするのも助けている。第１組のセンサ１３０１からの信号を監視した後（例えば、パルスＰ３の前ではなくＰ１の後）、プロセッサ１３２は切り替わり、第２組のセンサ１３０２からの信号（例えば、図１０に示されているパルスＰ２）を監視することができる。プロセッサ１３２は、第１組および第２組のセンサ１３０１、１３０２を種々の方法で監視する間に切り替わることが可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ１３２は、第１組のセンサ１３０１からの信号と第２組のセンサ１３０２からの信号とを交互に監視するように構成されている。
【００４１】
したがって、選択的に監視され得る複数の組のセンサを使用することにより、パルスが部分的に重なり合うことによる誤った測定を最小限に抑えるかまたは防止することができ、ロール上のセンサ範囲に障害が生じることはなく、それによって正確かつ包括的なロールプロファイルが可能になる。
【００４２】
上述のように、ロール１２０は、対合構造に対してそれと共に比較的幅の広いニップを形成するように位置する場合に、特に有用となり得る。例示するために、図７は、ロール１２０に対してそれと共に比較的幅の広いニップ１５２を形成するように位置する対合構造１５０（例えば、シュープレスのシュー）を示している。上述した検知システムは、第１のセンサ組のただ１つのセンサ１３０１と第２のセンサ組のただ１つのセンサ１３０２とがニップ１５２内で同時に位置するように構成されていてもよい。
【００４３】
２組のセンサおよび２つの信号搬送部材について上記に詳細に説明し図６に例示してきたが、３つ以上のセンサ組が、各センサ組が個々の信号搬送部材によって接続された状態で必要に応じて使用され得ることが想定される。３つ以上のセンサ組は、例えば、特に幅の広いニップを含む応用例で必要とされ得る。
【００４４】
図１および図３に例示されているようなロールおよび検知システムは、複数ニップ構成とは相いれない場合もある。そのような構成の実施例が、プレス部分（図９）およびカレンダ部分（図１０）内のグループ化されたロールである。図９では、プレスロール２０２、２０３が、プレスロール２０１に対してそれと共にニップＮ１、Ｎ２を形成するように位置している。同様に、図１０では、カレンダロール８０２、８０３が、カレンダロール８０１に対してそれと共にニップＮ４、Ｎ５を形成するように位置している。ロール２０（図１および図３に例示されている）がロール２０１（またはロール８０１）の適所に使用されていれば、少なくとも１つのセンサ３０が、動作中の特定の時間に、各ニップＮ１、Ｎ２（または各ニップＮ４、Ｎ５）内で少なくとも部分的に荷重を受けることができる。これにより、少なくとも２つの信号が部分的に重なり合ったり重畳したりする可能性がある。というのは、センサ３０のすべてが信号搬送部材２８によって直列に接続されているからである。部分的に重なり合う信号の場合、基線は、より詳細に上述したように変化する可能性がある。さらに、重畳した信号は、どの信号がどのニップに対応するのかについて混乱を招く可能性がある。
【００４５】
少なくとも１つのセンサが複数のニップ内で同時に荷重を受けるという問題を克服するために、図１および図３に示されているセンサ３０の角度間隔または周方向間隔を小さくすることができる。これにより、センサ３０によって形成されるつるまき線がロール２０に完全には巻き付かないように、センサ３０によって画定されるねじれ角を減少させることになる。しかし、同数のセンサを維持するためには、隣接するセンサ間の軸方向間隔を小さくする必要がある。これは、延長または幅広ニップの応用例に関し上述した同じ問題を引き起こす可能性がある。すなわち、複数のセンサが単一のニップ内に同時に位置する可能性があり、信号が部分的に重なり合う可能性がある。
【００４６】
図８は、複数ニップ構成に関連するこれらの問題を克服することができる一実施形態を例示している。ロール２２０は、第１組のセンサ２３０１を直列に接続する第１の信号搬送部材２２８１を含む検知システムを備えている。センサ２３０１は、ロール２２０が受けた動作パラメータ（例えば圧力）を検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成されている。第１の信号搬送部材２２８１は、ロール２２０の周囲に第１のねじれ角θ１によって画定された第１のらせん状構成で配置されている。第１のねじれ角θ１は、ロール２２０の回転軸Ｒに対する第１の最も端のセンサ２３０１Ａの角度位置または円周方向位置と第２の最も端のセンサ２３０１Ｂの角度位置または円周方向位置との間の角度によって画定されている。
【００４７】
ロール２２０の検知システムはまた、第１の信号搬送部材２２８１から離間された第２の信号搬送部材２２８２も含んでいる。第２の信号搬送部材２２８２は、第２組のセンサ２３０２を直列に接続している。センサ２３０２は、ロール２２０が受けた動作パラメータ（例えば圧力）を検知しその動作パラメータに関する信号を提供するように構成されている。第１の信号搬送部材２２８２は、ロール２２０の周囲に第２のねじれ角θ２によって画定された第２のらせん状構成で配置されている。第２のねじれ角θ２は、ロール２２０の回転軸Ｒに対する第１の最も端のセンサ２３０２Ａの角度位置または円周方向位置と第２の最も端のセンサ２３０２Ｂの角度位置または円周方向位置との間の角度によって画定されている。
【００４８】
ロール２２０の検知システムはまた、第１の信号搬送部材２２８１および第２の信号搬送部材２２８２と作用的に関連する信号処理ユニットまたは装置も含む。信号処理ユニットまたは装置は、第１の信号搬送部材２２８１によって送られた（したがって第１組のセンサ２３０１によって提供された）信号と第２の信号搬送部材２２８２によって送られた（したがって第２組のセンサ２３０２によって提供された）信号とを選択的に監視するように構成されている。いくつかの実施形態では、信号処理ユニットまたは装置は、第１の信号搬送部材２２８１によって送られた信号と第２の信号搬送部材２２８２によって送られた信号とを交互に監視するように構成される。信号処理ユニットまたは装置については、以下でより詳細に説明する。
【００４９】
図示の実施形態では、第１のセンサ組の隣接するセンサ２３０１間の角度間隔が減少し、第２のセンサ組の隣接するセンサ２３０２間の角度間隔も減少している。この構成は、特定の信号搬送部材２２８１、２２８２に関連する複数のセンサが複数のニップ内に同時に位置しないようにすることが可能である。さらに、第１のセンサ組の隣接するセンサ２３０１間の軸方向間隔が増大し、第２のセンサ組の隣接するセンサ２３０２間の軸方向間隔も増大している。これにより、特定の信号搬送部材２２８１、２２８２に関連する複数のセンサが複数のニップ内に同時に位置しないようにすることが可能となる。
【００５０】
明確にするために、図９には９つのセンサ（第１のセンサ組の５つのセンサ２３０１および第２のセンサ組の４つのセンサ２３０２）しか例示されていないことに留意されたい。それより少ないまたは多いセンサが使用され得ることが想定される。例えば、１１個のセンサ２３０１および１０個のセンサ２３０２が存在することが可能である。また、同数のセンサ２３０１、２３０２が存在することも可能である。さらに、ねじれ角θ１、θ２は図示より小さくても大きくてもよいことが想定される。例えば、ねじれ角θ１、θ２の一方または両方は、それぞれの信号搬送部材２２８１、２２８２が図示より大きいロール２２０「の周囲に曲線を描く」ように、図示より大きくすることが可能である。
【００５１】
２組のセンサおよび２つの信号搬送部材について本明細書では詳細に説明され図８に例示されているが、３つ以上のセンサ組が、各センサ組が個々の信号搬送部材によって接続された状態で必要に応じて使用され得ることが想定される。
【００５２】
センサ２３０１およびセンサ２３０２は、ロールプロファイル内に「空所」がないようにし、したがって包括的なプロファイルを可能にするために、互いに対して軸方向に互い違いに配列することができる。例えば、第２組のセンサ２３０２は、第１組のセンサ２３０１間の中間またはほぼ中間の軸方向位置とすることが可能である。
【００５３】
いくつかの実施形態では、第１および第２のねじれ角θ１、θ２は実質的に等しくすることが可能である。したがって、信号搬送部材２２８１、２２８２は実質的に平行とすることができる。信号搬送部材２２８１、２２８２間の間隔は、使用されるねじれ角θ１、θ２によって異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、ねじれ角θ１、θ２は部分的に重なり合わない。したがって、第１のセンサ組のセンサ２３０１はロール２２０の第１の周面部にまたがり、第２のセンサ組のセンサ２３０２はロール２２０の第２の別の周面部にまたがることになる。
【００５４】
上述のように、ロール２２０は、複数の対合構造に対してそれらと共に複数のニップを形成するように位置する場合に、特に有用となり得る。いくつかの実施形態では、第１の対合構造が、工業用ロール２２０に対してそれと共に第１のニップを形成するように位置し、第２の対合構造が、工業用ロール２２０に対してそれと共に第２のニップを形成するように位置している。検知システムは、第１のセンサ組のただ１つのセンサ２３０１が第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置しかつ第２のセンサ組のただ１つのセンサ２３０２が第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置するように構成されていてもよい。
【００５５】
例として、図９を参照すると、プレスロール２０２および２０３は、プレスロール２０１に対してそれと共にそれぞれニップＮ１、Ｎ２を形成するように位置することが可能である。ロール２０１は、ただ１つのセンサ２３０１がニップＮ１およびにニップＮ２内に同時に位置し、かつただ１つのセンサ２３０２がニップＮ１およびにニップＮ２内に同時に位置するように、図８に例示されているロール２２０の構成を採ってもよい。別の例として、図１０を参照すると、カレンダロール８０２および８０３は、カレンダロール８０１に対してそれと共にそれぞれニップＮ４、Ｎ５を形成するように位置することが可能である。ロール８０１は、ただ１つのセンサ２３０１がニップＮ４およびにニップＮ５内に同時に位置し、かつただ１つのセンサ２３０２がニップＮ４およびにニップＮ５内に同時に位置するように、図８に例示されているロール２２０の構成をとることが可能である。
【００５６】
いくつかの実施形態では、第１および第２のねじれ角θ１、θ２は、第１および第２のニップによって画定される角度以下である。図９を参照すると、例えば、ニップＮ１およびＮ２はそれらの間に角度β１を画定している。角度β１は、このページと垂直の、ロール２０１の回転軸Ｒに対して測定されるようになっている。第１および第２のねじれ角θ１、θ２は、第１のセンサ組のただ１つのセンサ２３０１がニップＮ１およびＮ２内に同時に位置し、かつ第２のセンサ組のただ１つのセンサ２３０２がニップＮ１およびＮ２内に同時に位置することを確実にするのに役立つように、角度β１以下とすることが可能である。
【００５７】
さらに図９を参照すると、プレスロール群はロール２０４などの１つまたは複数の追加のロールを含んでいてもよいことに留意されたい。これに関連して、プレスロール２０１、２０４は、プレスロール２０２に対してそれと共にニップＮ１、Ｎ３を形成するように位置することが可能である。この場合、ロール２０２は、ただ１つのセンサ２３０１がニップＮ１およびにニップＮ３内に同時に位置しかつただ１つのセンサ２３０２がニップＮ１およびにニップＮ３内に同時に位置するように、図８に例示されているロール２２０の構成をとることが可能である。
【００５８】
複数のセンサアレイの使用もまた、アレイのうちの１つ（または複数）が機能を停止した場合でも監視が継続できるという点で有利となり得る。例えば、図６に例示されている信号搬送部材１２８１、１２８２の一方が壊れた場合、信号搬送部材１２８１、１２８２の他方によって接続されているセンサは依然として信号を提供することができる。同じことが、図８に例示されている信号搬送部材２２８１、２２８２に適用することが可能である。
【００５９】
ここで図１１を参照すると、ロール１２０、２２０と共に使用するシステムの構成要素が例示されている。特に、図１１は、データがどのようにセンサ（または信号搬送部材）からユーザまで流れることができるのかを例示している。上述のように、ロール１２０、２２０は、複数の信号搬送部材（例えば、１２８１、１２８２、１２８３、・・・１２８Ｎ）を含むことが可能である。信号搬送部材は、１つまたは複数のマルチプレクサ１３１に電気的に結合することが可能である。この１つまたは複数のマルチプレクサ１３１は、信号調整ユニット８４に電気的に結合することが可能である。信号調整ユニット８４は、測定された動作パラメータ（例えば圧力）を表す調整済み信号をプロセッサ３２に送ることが可能である。信号調整ユニット８４とプロセッサ３２との間のリンクは、無線データ送信機８６とすることが可能である。あるいは、信号調整ユニット８４とプロセッサ３２とは結線で接続することも可能である。プロセッサ３２は、データをユーザ・インタフェース・ユニット８８に送ることが可能である。例えば、ユーザ・インタフェース・ユニット８８は、ディスプレイ、プリンタなどを含むことが可能である。ユーザ・インタフェース・ユニット８８は、データをユーザフレンドリーな態様で表すように構成することが可能である（例えば、ロールの圧力プロファイルをユーザに表示することが可能である）。プロセッサ３２はユーザ・インタフェース・ユニット８８に結線で接続することが可能であり、あるいはデータを無線で送ることも可能である。
【００６０】
図示されてはいないが、マルチプレクサ１３１の後に、かつデータがメモリに保存される前に、増幅器および／またはアナログデジタル変換器が存在し得ることに留意されたい。データは、無線送信され得るよりも速く生成することが可能であるので、メモリに保存することができる。
【００６１】
例えば、使用される場合、信号調整ユニット８４は、データがプロセッサ３２に送られる前に保存されるマイクロプロセッサバッファを含むことができる。いくつかの実施形態では、このバッファは、各信号搬送部材のために一定の空間が確保されるように分割されてもよい。例えば、２つの信号搬送部材１２８１、１２８２が存在する場合、バッファは、バッファの半分または約半分が第１の信号搬送部材１２８１から送られるデータのために確保され、かつバッファの半分または約半分が第２の信号搬送部材１２８２から送られるデータのために確保されるように分割することが可能である。ユーザは、ユーザ・インタフェース・ユニット８８でコマンドを送ってデータを収集することができる。マルチプレクサ１３１（または第１のマルチプレクサ１３１）は、第１の信号搬送部材１２８１から送られた信号を受け取るように設定することができ、バッファの半分または約半分を第１の信号搬送部材１２８１からのデータで満たすことが可能である。また、第２の信号搬送部材１２８２から送られた信号を受け取るように、マルチプレクサ３１は切り替わることが可能であり（または第２のマルチプレクサ１３１を設定することが可能であり）、バッファの残りの部分を第２の信号搬送部材１２８２からのデータで満たすことが可能である。この時点で、すべてのデータをプロセッサ１３２に送ることが可能である。さらに、このデータは、適切なフォーマットでユーザインタフェース８８に送ることが可能である。
【００６２】
他のいくつかの実施形態では、バッファは、１つの信号搬送部材からのデータで一度に満たすことができる。例えば、２つの信号搬送部材１２８１、１２８２が存在する場合、ユーザからのコマンドに応じて、データプロセッサ３２は、最初に第１の信号搬送部材１２８１からデータを要求することが可能である。マルチプレクサ１３１（または第１のマルチプレクサ１３１）は、第１の信号搬送部材１２８１から送られた信号を受け取るように設定することが可能であり、バッファは第１の信号搬送部材１２８１からのデータで満たすことが可能である。また、第１の信号搬送部材１２８１からのデータはプロセッサ３２に送ることができる。そのデータをユーザインタフェース８８に提供する前に、そして、第２の信号搬送部材１２８２から送られた信号を受け取るように、マルチプレクサ１３１は切り替わることが可能であり（または第２のマルチプレクサ１３１を設定することが可能であり）、バッファは第２の信号搬送部材１２８２からのデータで満たすことが可能である。さらに、第２の信号搬送部材１２８２からのデータはデータプロセッサ３２に送ることが可能であり、この時点で、プロセッサ３２は、例えば、２組のデータを組み合わせてユーザインタフェース８８に圧力プロファイルを生成することが可能である。
【００６３】
上述のように、ロール１２０、２２０の検知システムは、信号搬送部材と作用的に関連しかつ信号搬送部材から送られた（またはそれに関連するセンサによって提供された）信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットまたは装置を含んでいる。種々の実施形態において、信号処理ユニットまたは装置は、図１１に例示されている構成要素のうちの１つまたは複数、例えばマルチプレクサ１３１、信号調整ユニット８４、無線データ送信機８６、プロセッサ３２、および／またはユーザインタフェース装置８８を含むことが可能である。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態による工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法が図１２に例示されている。少なくとも第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材とを含むロールが設けられる（ブロック３００）。このロールは、上述したロール１２０、２２０のどちらかの形をとっていてもよい。特に、ロールは、ロール１２０、２２０に関して上述した形式のいずれかを含むことが可能である。
【００６５】
いくつかの実施では、ロールは、ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造とともに回転して、第１のセンサ組のただ１つのセンサと第２のセンサ組のただ１つのセンサとがニップ内に同時に位置するようにする（ブロック３０５）。他のいくつかの実施形態では、ロールは、ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造とロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造とともに回転して、第１のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置し、かつ第２のセンサ組のただ１つのセンサが第１のニップおよび第２のニップ内に同時に位置するようにする（ブロック３１０）。
【００６６】
いくつかの実施形態では、第１のセンサ組からの信号と第２のセンサ組からの信号とを交互に監視しかつ／または送ることが可能である。第１組のセンサおよび第２組のセンサからのデータは、動作パラメータ（例えば圧力）プロファイルを生成するために送ることが可能である。
【００６７】
前述は、本発明を例示したものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきでない。本発明の例示的な実施形態について説明してきたが、当業者なら、多くの修正が本発明の新規な教示および利点から著しく逸脱することなく例示的な実施形態において可能であることは容易に理解するものである。したがって、すべてのそのような修正は、特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内に含まれるよう意図されている。本発明は以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の同等物は本明細書に含まれるものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを備える複数のセンサであって、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供し、前記第１のセンサ組の前記センサが前記第２のセンサ組の前記センサとは異なる、複数のセンサと、
前記第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、
前記第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えている、工業用ロール。
【請求項２】
前記第１のセンサ組の前記センサと前記第２のセンサ組の前記センサとが、前記らせん状構成で互い違いになっている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項３】
前記第１の信号搬送部材が前記第２のセンサ組の前記センサを迂回し、前記第２の信号搬送部材が前記第１のセンサ組の前記センサを迂回している、請求項２に記載の工業用ロール。
【請求項４】
前記工業用ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造と組み合わせるものであって、前記検知システムが、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサと前記第２のセンサ組のただ１つのセンサとが前記ニップ内で同時に位置するように構成されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項５】
前記対合構造と組み合わせるものであって、前記対合構造がシュープレスのシューである、請求項４に記載の工業用ロール。
【請求項６】
各センサが異なる軸方向かつ周方向位置に位置している、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項７】
前記信号処理ユニットが、前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視するように構成されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項８】
前記動作パラメータが圧力である、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項９】
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第１のねじれ角によって画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第１のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、前記第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第２のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えている、工業用ロール。
【請求項１０】
前記第１組のセンサの前記センサと前記第２組のセンサの前記センサとが互いに軸方向に離間されている、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１１】
前記第１および第２のねじれ角が実質的に等しい、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１２】
前記工業用ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造と前記工業用ロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造と組み合わせるものであって、前記検知システムは、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置しかつ前記第２のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置するように構成されている、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１３】
前記第１および第２の対合構造と組み合わせるものであって、前記第１および第２のニップが、それらの間に前記ロールの回転軸に対してある角度を画定し、前記第１および第２のねじれ角が、前記第１および第２のニップによって画定された前記角度以下である、請求項１２に記載の工業用ロール。
【請求項１４】
前記信号処理ユニットが、前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視するように構成されている、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１５】
前記動作パラメータが圧力である、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１６】
前記第１および第２のねじれ角がそれぞれ１８０度未満である、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１７】
工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法であって、
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールを設けることであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを備える複数のセンサであって、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成された複数のセンサと、
前記第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、
前記第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えること、および
前記ロールを、前記工業用ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造とともに回転して、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサと前記第２のセンサ組のただ１つのセンサとが前記ニップ内に同時に位置するようにすること
を含む方法。
【請求項１８】
前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１組のセンサおよび前記第２組のセンサからのデータを送って動作パラメータプロファイルを生成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記対合構造がシュープレスのシューを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記動作パラメータが圧力である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法であって、
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールを設けることであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第１のねじれ角によって画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第１のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、
前記ポリマーカバー内に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、前記第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第２のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えること、および
前記ロールを、前記ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造と前記ロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造とともに回転させて、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置しかつ前記第２のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置するようにすること
を含む方法。
【請求項２３】
前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１および第２のねじれ角が実質的に等しい、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１および第２のニップがその間にある角度を画定し、前記第１および第２のねじれ角が前記第１および第２のニップによって画定された前記角度以下である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のセンサ組および前記第２のセンサ組からのデータを送って前記ロールの動作パラメータプロファイルを生成することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記動作パラメータが圧力である、請求項２２に記載の方法。
【請求項１】
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを備える複数のセンサであって、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供し、前記第１のセンサ組の前記センサが前記第２のセンサ組の前記センサとは異なる、複数のセンサと、
前記第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、
前記第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えている、工業用ロール。
【請求項２】
前記第１のセンサ組の前記センサと前記第２のセンサ組の前記センサとが、前記らせん状構成で互い違いになっている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項３】
前記第１の信号搬送部材が前記第２のセンサ組の前記センサを迂回し、前記第２の信号搬送部材が前記第１のセンサ組の前記センサを迂回している、請求項２に記載の工業用ロール。
【請求項４】
前記工業用ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造と組み合わせるものであって、前記検知システムが、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサと前記第２のセンサ組のただ１つのセンサとが前記ニップ内で同時に位置するように構成されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項５】
前記対合構造と組み合わせるものであって、前記対合構造がシュープレスのシューである、請求項４に記載の工業用ロール。
【請求項６】
各センサが異なる軸方向かつ周方向位置に位置している、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項７】
前記信号処理ユニットが、前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視するように構成されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項８】
前記動作パラメータが圧力である、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項９】
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第１のねじれ角によって画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第１のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、前記第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第２のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えている、工業用ロール。
【請求項１０】
前記第１組のセンサの前記センサと前記第２組のセンサの前記センサとが互いに軸方向に離間されている、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１１】
前記第１および第２のねじれ角が実質的に等しい、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１２】
前記工業用ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造と前記工業用ロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造と組み合わせるものであって、前記検知システムは、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置しかつ前記第２のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置するように構成されている、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１３】
前記第１および第２の対合構造と組み合わせるものであって、前記第１および第２のニップが、それらの間に前記ロールの回転軸に対してある角度を画定し、前記第１および第２のねじれ角が、前記第１および第２のニップによって画定された前記角度以下である、請求項１２に記載の工業用ロール。
【請求項１４】
前記信号処理ユニットが、前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視するように構成されている、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１５】
前記動作パラメータが圧力である、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１６】
前記第１および第２のねじれ角がそれぞれ１８０度未満である、請求項９に記載の工業用ロール。
【請求項１７】
工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法であって、
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールを設けることであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に少なくとも部分的に埋め込まれかつ前記ロールの周囲にらせん状構成で配置された第１組のセンサおよび第２組のセンサを備える複数のセンサであって、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成された複数のセンサと、
前記第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材と、
前記第２組のセンサを直列に接続する第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えること、および
前記ロールを、前記工業用ロールに対してそれと共にニップを形成するように位置する対合構造とともに回転して、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサと前記第２のセンサ組のただ１つのセンサとが前記ニップ内に同時に位置するようにすること
を含む方法。
【請求項１８】
前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１組のセンサおよび前記第２組のセンサからのデータを送って動作パラメータプロファイルを生成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記対合構造がシュープレスのシューを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記動作パラメータが圧力である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
工業用ロールが受けた動作パラメータを測定する方法であって、
外側表面を有する実質的に円筒形のコアと、
前記コアの外側表面の周囲を覆うポリマーカバーと、
検知システムと
を備える工業用ロールを設けることであって、前記検知システムが、
前記ポリマーカバー内に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第１のねじれ角によって画定された第１のらせん状構成で配置された第１組のセンサを直列に接続する第１の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第１のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第１組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第１組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第１の信号搬送部材と、
前記ポリマーカバー内に埋め込まれかつ前記ロールの周囲に第２のねじれ角によって画定された第２のらせん状構成で配置された第２組のセンサを直列に接続する、前記第１の信号搬送部材から離間された第２の信号搬送部材であって、前記センサは、前記ロールが受けた動作パラメータを検知し前記動作パラメータに関する信号を提供するように構成され、前記第２のねじれ角が、前記ロールの回転軸に対する前記第２組のセンサのうちの第１の最も端のセンサの周方向位置と前記第２組のセンサのうちの第２の最も端のセンサの周方向位置との間の角度によって画定される、第２の信号搬送部材と、
前記第１および第２の信号搬送部材と作用的に関連する信号処理ユニットであって、前記第１組および第２組のセンサによって提供された前記信号を選択的に監視するように構成された信号処理ユニットと
を備えること、および
前記ロールを、前記ロールに対してそれと共に第１のニップを形成するように位置する第１の対合構造と前記ロールに対してそれと共に第２のニップを形成するように位置する第２の対合構造とともに回転させて、前記第１のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置しかつ前記第２のセンサ組のただ１つのセンサが前記第１のニップおよび前記第２のニップ内に同時に位置するようにすること
を含む方法。
【請求項２３】
前記第１組のセンサからの前記信号と前記第２組のセンサからの前記信号とを交互に監視することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１および第２のねじれ角が実質的に等しい、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１および第２のニップがその間にある角度を画定し、前記第１および第２のねじれ角が前記第１および第２のニップによって画定された前記角度以下である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のセンサ組および前記第２のセンサ組からのデータを送って前記ロールの動作パラメータプロファイルを生成することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記動作パラメータが圧力である、請求項２２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−４７３３５（Ｐ２０１２−４７３３５Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１２５４００（Ｐ２０１１−１２５４００）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５１１１３６１１９）ストウ・ウッドワード・ライセンスコ，リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５４００（Ｐ２０１１−１２５４００）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５１１１３６１１９）ストウ・ウッドワード・ライセンスコ，リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (1)
【Ｆターム（参考）】
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