CN104160238A - 厚度测定装置 - Google Patents

Abstract

即便在片状被测定物的表面附着有液体的状态下也高精度地测定厚度。包括：夹住片状被测定物(P)的两面的测定头(12)；以及在被测定物的宽度方向上移动测定头(12)的测定头移动单元(14)，测定头(12)具有：以抵接在被测定物的一面侧的状态进行配置的第1测定头部(120)；以及夹着被测定物与测定头部(120)相对、以抵接在被测定物的另一面侧的状态进行配置的第2测定头部(121)，各测定头部(120、121)以规定的按压状态夹持被测定物，一边维持该状态，一边沿着被测定物的宽度方向往返移动。测定头部(12)具有测定第1、第2测定头部(120、121)间距离的涡电流传感器(121b)。

Description

厚度测定装置

技术领域

本发明涉及一种厚度测定装置，尤其涉及一种对片、膜、或布等片状被测定物的厚度进行测定的厚度测定装置。

背景技术

以往，作为电池或电解电容器等的原材料，聚烯烃微多孔膜一直被用作为间隔物。对于被用作为此类间隔物的聚烯烃微多孔膜而言，在其制造过程中该膜被形成为片状，而使片材厚度保持一定对于聚烯烃微多孔膜的品质管理而言非常重要。

因此，需要准确地测定片材厚度，以往，会采用将千分尺与片材直接接触进行测定的方式(接触式)，或者用激光、辐射线等进行测定的方式(非接触式)等。

对于使用所述千分尺的接触式方法而言，要将被测定物(聚烯烃片材)放置于作为基底的平台上，从一个方向推压千分尺的计量头以进行测定。然而，存在如下问题：聚烯烃片材较柔软，制作过程中使用的溶剂会附着在表面上，因此难以紧密结合于所述作为基底的平台，容易产生导致测定误差的空隙。

此外，由于如上所述在聚烯烃片材的表面附着有溶剂，因此即便采用非接触式方法也无法规避测定误差，无法进行准确的测定。

针对此类问题，专利文献1公开了在片材宽度方向上对齐配置多个千分尺计量头、用所述千分尺计量头夹住片材来测定片材厚度的方法。

上述专利文献1所公开的测定方法中，在所述千分尺计量头(测定点)的前后设置引导滚轮，对片材的起伏进行修正。另外，通过将计量头形成为球体，来与片材进行点接触，用计量头去除附着于片材的溶剂，防止片材的下沉，准确地测定片材的厚度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平08-122007号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，专利文献1所公开的片材厚度测定方法中，为了准确地测定整个片材的厚度，需要在片材宽度方向上高精度地排列相当多的千分尺计量头。

然而，由于各个计量头具有物理宽度，因此计量头之间的间距难以做到20mm以下，无法精细检查片材宽度方向上厚度的偏差。

尤其是，片状聚烯烃微多孔膜被用作电池等的间隔物时，在片材宽度方向上会延伸规定倍数(例如5？7倍)，所述间距较长的话，延伸所造成的非测定区域的宽度就会变长(例如100mm以上)，无法以产品要求的宽度单位来检查厚度偏差。

另外，片材宽度方向上排列多个千分尺计量头的情况下，多个计量头个体上会有机械性或电气性的偏移，厚度分布变得不明确，而且现实中不可能校正排列的多个千分尺计量头。

而且，还有如下问题：一个一个维护片材宽度方向上排列的多个千分尺计量头耗费功夫，并且装置成本巨大。

另外，为了解决上述排列多个千分尺计量头时产生的问题，考虑了一边在片材宽度方向上移动一个千分尺计量头，一边对整个片材的厚度进行测定。

然而，随着千分尺计量头在宽度方向上的移动，由于支承千分尺计量头的框架的微小变形以及轴承的间隙等，相对设置的千分尺计量头支持部的间隔发生变化，这会对测定精度产生不利影响。因此，无法一边在片材宽度方向上移动一个千分尺计量头，一边连续地进行高精度的测定。

换言之，千分尺计量头进行测定过程中，为了提高精度，必须采用不使相对设置的千分尺计量头支持部的间隔发生变化的结构，但是对于在宽度方向上移动千分尺计量头的机构而言，现实中无法实现不使相对设置的千分尺计量头支持部的间隔发生变化的结构。

本发明着眼于上述几点而提出，目的在于提供一种测定片状被测定物厚度的厚度测定装置，即便在被测定物的表面附着了液体的状态下，也能够高精度地测定所述被测定物的厚度。

解决技术问题所采用的技术方案

为实现上述目的，本发明提供了一种在片状被测定物的正反面附着有液体异物的状态下测定该被测定物的厚度的厚度测定装置，包括：配置于所述被测定物两侧的测定头；以及在所述被测定物的宽度方向上移动所述测定头的测定头移动单元，所述测定头包括夹着所述被测定物而相对配置的一对第1和第2测定头部，并具有：按压单元，该按压单元对所述第1、第2测定头部进行按压，以使得所述第1、第2测定头部与所述被测定物的正反面相抵接；以及传感器，该传感器在将所述第1、第2测定头部按压至所述被测定物的状态下，测定该头部间的距离，所述测定头移动单元一边维持所述第1及第2测定头部按压并夹持所述被测物的状态，一边沿着所述被测定物的正反面往返移动。

可以将所述第1及第2测定头部与所述被测定物的接触部形成为凸曲面。

可以由以下单元构成所述测定头移动单元：U形臂，所述U形臂将所述第1及第2测定头部保持于前端侧，使所述被测定物插入中央；滑动件，所述滑动件以在所述被测定物的宽度方向上移动自如的方式对所述U形臂进行支承；以及驱动单元，所述驱动单元使得所述U形臂在所述被测定物的宽度方向上往返移动。

还希望所述传感器为涡电流传感器或者磁传感器。

还希望在所述传感器为涡电流传感器的情况下，所述测定头部的一方利用体积电阻率在使用温度下为10μΩ·cm以下的金属形成，并产生涡电流。

还希望在所述传感器为磁传感器的情况下，将所述测定头部的一方作为磁发生源，将另一方作为磁检测单元。

利用上述结构，即便对于附着了制造过程中所使用的溶剂等液体异物的被测定物，由于具有对第1、第2测定头部进行按压以使得所述第1、第2测定头部与所述被测定物的正反面相抵接的按压单元，因此能够不将液体异物的厚度包含在内而高精度地进行测定。此外，通过一边在宽度方向上往返移动测定头部一边进行测定，能够以任意的间隔(间距)进行测定采样，即便随后在宽度方向上延伸片状被测定物的情况下，也能够以产品使用的宽度单位来检查厚度偏差。此外，因为能够用一对测定头部在被测定物的整个宽度上进行厚度测定，因此校正变得容易，并且能够抑制装置成本。

此外，所述传感器始终测定隔着被测定物而相对配置的目标部件之间的距离。因此，测定头部在宽度方向上移动期间，如果能一直维持测定头部间的相互位置关系，即便支承测定头部的结构(与导轨的卡合部等)发生松动，其也不会影响测定结果，能够始终高精度地进行测定。

此外，通过把与被测定物抵接的部位形成为凸曲面，即便被测定物表面附着有液体异物的情况下，也能够使测定头部与片材可靠地接触，进而能够抑制摩擦产生，防止对被测定物造成损伤，并且大幅减少测定头部的摩擦损耗。

发明效果

根据本发明，即便在被测定物表面附着了液体异物的状态下，也能够高精度地测定所述被测定物的厚度。

附图说明

图1是将本发明所涉及的厚度测定装置应用于片状被测定物的制造工序中的情况的一个示例说明图。

图2是表示图1所示厚度测定装置的整体的主视图。

图3是从侧面观察图2的厚度测定装置得到的截面图。

图4是对图3局部放大后的截面图。

图5是图4中A部的放大图。

图6是图1所示厚度测定装置的俯视图。

图7是表示图1的厚度测定装置所具有的测定头在聚烯烃片材上的测定轨迹的图。

图8是表示能够应用于图1的厚度测定装置的测定头部的变形例的截面图。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的实施方式。图1示出了应用本发明所涉及的厚度测定装置的制造工序的主要部分，该例中示出的制造工序以规定宽度制造形成多个微多孔的聚烯烃片材P。该种片材P被用作过滤膜或电池的间隔物。聚烯烃片材P以如下方式制造：溶融混和聚烯烃树脂和可塑剂(例如，流体石蜡)，从模具1中以规定厚度挤出，将挤出的成形物接触在多个冷却滚轮2的外周面上的同时进行运送，以此使树脂冷却固化，然后，利用多个延伸滚轮3以规定倍率进行延伸，去除可塑剂，经过干燥后制造而成。

在冷却滚轮2和延伸滚轮3之间，在上下方向上隔着规定间隔配置了一对上下方向转换滚轮4、5，本实施例的厚度测定装置10设定在这一对上下方向转换滚轮4、5之间。图1所示的例子中，聚烯烃片材P以规定速度从下往上移动。

利用本发明所涉及的厚度测定装置10进行厚度测定的片状被测定物不仅仅是微多孔膜的聚烯烃片材P，也可以应用于例如片材或者膜或者纤维制成的布、无纺布、纸等。

此外，本发明所涉及的厚度测定装置10进行测定时，例如，在图1所示的聚烯烃片材P的制造工序中，由于使用常温下为液体的流体石蜡作为可塑剂，因此在厚度测定装置10附近，该流体石蜡流出，作为液体异物附着于被测定物的表面，但即便是这样的被测定物仍然能够进行准确的厚度测定。

本实施例的厚度测定装置10对从下往上运送的带状聚烯烃片材P进行厚度测定，如图2所示，聚烯烃片材P展开架设于轴向上具有规定长度的一对上下方向转换滚轮4、5之间，在施加了规定张力的状态下进行运送。下方向转换滚轮4由转轴6轴支承，转轴6由支承框8旋转自如地支承。上方向转换滚轮5由转轴7轴支承，转轴7由支承框9旋转自如地支承。

本实施例的厚度测定装置10包括：配置在聚烯烃片材P两侧的测定头12；在聚烯烃片材P的宽度方向上移动测定头12的测定头移动单元14；以及控制部16。

如图3、4所示，测定头12包括在作为被测定物的聚烯烃片材P两侧相对配置的一对第1及第2测定头部120、121。如图4所示，测定头12具有将各测定头部120、121按压至聚烯烃片材P正反面的按压单元120a、121a。该按压单元120a、121a可以用例如弹簧或者气缸等来构成。在采用气缸的情况下，其驱动由控制部16进行。

本实施例的情况下，第1测定头部120成为接收设置于第2测定头部121一侧的涡电流传感器121b送出的高频电流、产生涡电流的目标物，由例如体积电阻率在使用温度下为10μΩ·cm以下的金属形成，具体而言由铝、铜等能够产生涡电流的金属形成，以能够自如地靠近远离聚烯烃片材P的表面的方式进行设置。如图3所示，安装于第1测定头部120的按压单元120a被收纳在箱型外壳120d内。

第2测定头部121被支承于例如共聚甲醛树脂等合成树脂形成的传感器保持部121c，传感器保持部121c中内置有涡电流传感器121b。传感器保持部121c以能够靠近、远离聚烯烃片材P的侧面的方式进行设置。第2测定头部121的按压单元121a、传感器保持部121c被设置在图3所示箱型外壳121d内。

设置于第2测定头部121的涡电流传感器121b是形成为圆柱状的非接触式传感器，以其轴向垂直于聚烯烃片材P的片材面(即，圆形的一个端面朝向片材面)的方式配置该涡电流传感器121b。此外，由控制部16来对涡电流传感器121b进行驱动控制，涡电流传感器121b内置的传感器线圈的阻抗值在控制部16处进行解析。而图示的涡电流传感器121b中，在内置了所述传感器线圈的传感器头部的后方，一体设置了检测所述传感器线圈的阻抗值的传感器主体。另外，本发明实施方式不限于该结构，例如，也可以为了避免电缆路径的变化造成的噪声而将涡电流传感器121b的检测部设置在外壳121d内，控制部16进行换算成厚度的计算。

本实施例的情况中，第1及第2测定头部120、121的前端呈凸曲面(本实施方式中，凸球面)。利用此结构，若第1及第2测定头部120、121利用各按压单元120a、121a的动作被按压至聚烯烃片材P的正反面，则前端的凸曲面以规定的按压力抵接至聚烯烃片材P。

本实施例的情形中，作为比较好的结构，凸曲面的曲率半径为20mm，此时的按压力为比较弱的按压力，例如10N(牛)以下(5N以下则更好)。第2测定头部的传感器前表面部件121用高硬度绝缘材料形成，具体而言用玻璃、陶瓷等形成。而对第1测定头部120与片材接触的接触面，可以进行高硬度化处理以使其具备耐磨性，具体而言，可以进行陶瓷镀敷(或金属镀敷)。

另外，本实施例的情况中，第1测定头部120的前端所形成的凸曲面的曲率半径(例如，为150mm)被形成为大于相对设置的第2测定头部121的凸曲面的曲率半径。

图6中示出了本实施例所涉及的厚度测定装置10的测定头移动单元14的详细结构。该图中示出的测定头移动单元14具有U形臂14a、滑动件14b以及作为驱动单元的驱动电动机14c。U形臂14a包括从基部140a的两端平行伸出的一对臂部141a，外壳120d、121d以相对的方式固定设置在各臂部141a的前端侧。另外，若臂部141a的相对的中心处插入了作为被测定物的规定宽度W的聚烯烃片材P，外壳120d、121d以相对方式固定设置于臂部141a，则第1及第2测定头部120、121以夹着片材P而相对的方式进行配置。

如图3示出了滑动件14b的截面构造，滑动件14b由凹状的引导槽140b和与该引导槽140b嵌合的引导导轨141b构成，在U形臂14a的各臂部141a的下表面，沿长度方向，在整个长度上形成引导槽140b。而引导导轨141b固定设置于支承台8a的上端面，支承台8a设置在支承框8的上端。支承台8a上还固定放置了驱动电动机14c。

在U形臂14的基部140a上，中心轴上贯通形成了螺孔14d，螺杆14e螺旋连接在该螺孔14d中，螺杆14e的端部与驱动电动机14c的转轴相连结。若利用如此构成的驱动单元，以控制部16来进行驱动电动机14c的旋转控制，用驱动电动机14c使螺杆14e旋转，则利用螺杆14e和螺孔14d的螺合，U型臂14a沿着引导导轨141b在前后方向上直线移动。此时，由于U型臂14a的臂部141a沿着聚烯烃片材P的宽度方向延伸，所以设在臂部141a的一对第1、第2测定头部120、121沿着片材P的宽度方向移动。本实例的驱动电动机14c可以适用于以脉冲电压来进行驱动的步进电动机。

接下来，对由如此构成的厚度测定装置10所进行的测定聚烯烃片材P厚度的动作进行说明。

首先，进行管理，将设置有厚度测定装置10的室内的温度保持在恒定的规定温度，抑制涡电流传感器121b中测定误差的产生。

另外，通过定期地实施校准，进一步抑制测定误差的产生。或者，在不进行将设置有厚度测定装置10的室内的温度保持在恒定的规定温度的管理的情况下，通过实施校准，也可以抑制测定误差的产生。

一旦开始制造聚烯烃片材P，开始将展开架设于金属制方向转换滚轮4、5的带状聚烯烃片材P垂直向上运送移动后，控制部16就对驱动电动机14c进行驱动，沿着引导导轨141b在片材P的宽度方向上以规定速度开始移动测定头12。

此时，如图4所示，因为测定头12具有按压单元120a、121a，所以第1及第2测定头部120、121受到该按压力，分别被抵接至聚烯烃片材P的正反面，一边维持此状态，一边重复在片材P的宽度方向上进行往返移动。而此时，第1测定头部120与片材面的抵接点和第2测定头部121与片材面的抵接点在同一轴线上，将两点间的连线调整成与片材面垂直。

测定头12在聚烯烃片材P的宽度方向上移动时，涡电流传感器121b的传感器线圈中流过高频电流，产生高频磁场。然后，位于该磁场内的第1测定头部120的表面上流过涡电流，传感器线圈的阻抗随之变化。

控制部16中，对该阻抗值进行采样，检测出振荡状态的变化，测定第1测定头部120与片材面的抵接点和第2测定头部121与片材面的抵接点之间的距离、即聚烯烃片材P的厚度。测定出的片材P的厚度值收敛在规定值以内的情况下，将测定值发送至模具1的控制部，反馈成模具1的挤出状态。

由于测定头12相对于垂直向上移动的聚烯烃片材P在其宽度方向上往返移动，因此测定的采样点位于图7虚线所示的测定轨迹L上。可以利用测定头12的移动速度来改变该测定轨迹L的倾斜程度。

根据如上所述本发明所涉及的实施方式，利用测定头部120、121，以规定的按压状态夹住垂直向上移动的聚烯烃片材P的正反面，一边维持该状态，一边在宽度方向上往返移动(扫描)测定头部120、121。

这样，即使对于附着了制造工序中所使用的溶剂的聚烯烃片材P，也能够不将溶剂的厚度包含在片材厚度内而进行高精度测定。

此时，各测定头部120、121与聚烯烃片材P的抵接面呈凸曲面，因此，如图5的局部放大图所示，即便片材P的正反面上附着有液体异物X(流动性石蜡)，但由于液体异物X随着测定头部120、121的移动而从抵接面被推挤到外侧，所以也可以排除在测定头部120、121的抵接点之间间隔有液体异物X的情况，能够更高精度地进行测定。

此外，由于一边在宽度方向上往返移动测定头部120、121一边进行测定，因此能够以任意的间隔(间距)进行测定采样，即便随后在宽度方向上延伸的情况下，也能够以产品所要求的宽度单位来检查厚度偏差。

此外，利用一对测定头部120、121，能够在聚烯烃片材P的整个宽度上进行厚度测定，能够抑制装置成本。另外，通过在没有片材P的部分上移动测定头部120、121，生产过程中的校正也变得容易。

此外，设在测定头部121的涡电流传感器121b对其与夹着聚烯烃片材P而相对设置的测定头部120之间的距离进行直接测定，因为在测定头部120、121在宽度方向上移动的过程中，维持着测定头部120、121间的按压夹持状态，所以支承测定头12的结构(滑动件14b的卡合部等)的机械精度几乎不会影响测定结果，能够始终高精度地进行测定。

另外，如上述实施例所示，测定头部120、121与片材P的抵接面呈凸曲面，即便其与聚烯烃片材P相抵接，也能够抑制摩擦的产生，防止损伤片材P，并且大幅减少测定头部120、121的摩擦损耗。

而本实施例中，作为测定头部121所具有的传感器，以使用涡电流传感器121b的情形为例进行了说明，但是本发明的实施方式并不限于涡电流传感器121b。

例如，作为传感器，也可以使用磁传感器，此时，也可以在第2测定头部121一侧，设置磁发生源(例如，永磁体或电磁体)以取代涡电流传感器121b，该发生源产生一定的磁场，在第1测定头部120一侧设置磁传感器，检测磁场变化，测定测定头部120、121间的距离(片材厚度)。

此外，上述实施例中，说明了测定头部120、121相对于垂直向上运送的聚烯烃片材P在其宽度方向上进行扫描的情形，但是本发明并没有对片材的运送方向进行限定。例如，测定头部120、121也可以相对于沿水平方向进行运送的聚烯烃片材P在其宽度方向上进行扫描。

此外，沿着聚烯烃片材P的宽度方向往返移动一对测定头部120、121的单元也可以采用将测定头部120、121配置在能分别移动的棒状臂上并分别移动各臂的结构，以取代使用上述实施例所示的U型臂14a的结构。此时，采用与上述实施例相同的电动机和滚珠丝杠的组合作为移动单元的情况下，可以同步驱动一对电动机，维持测定头部120、121的按压夹持状态。

此外，直线移动U形臂14a的单元也可以是利用齿条齿轮的直线移动单元、利用正时皮带的直线移动单元、利用链条的直线移动单元、利用直线电动机的直线移动单元等，以取代上述实施例所示的驱动电动机14c和滚珠丝杠(螺孔14d和螺杆14e的螺合)。

另外，上述实施例中，展示了将一对测定头部120、121配置于U形臂14a并在水平方向上进行移动的情形，但是例如如果能够利用移动单元进行高速移动而实现与聚烯烃片材P的移动速度相同程度以上的高速移动，此时，若将U形臂14a以倾斜规定角度的状态进行设置，则图7所示的测定轨迹L变成与片材P的宽度方向垂直，能够对从模具1挤出的同一面上的厚度进行测定。

图8示出了本发明的厚度测定装置能够采用的其他测定头示例。该图中示出的测定头12a与上述实施例相同具有以规定按压力p被按压于聚烯烃片材P的一对第1及第2测定头部122、123。各测定头部122、123的前端形成为凸曲面，分别与聚烯烃片材P抵接。各测定头部122、123一体设置于平板状支架124、125的前表面侧。设有第2测定头部123的支架125上，设置有一对涡电流传感器126、127。

该图所示的例子中，在测定头部123的上下隔着规定间隔配置有涡电流传感器126、127。成为涡电流传感器126、127的目标物的是夹着聚烯烃片材P相对配置的第1测定头部122的支架124的表面，在本实施例的情形中，在第1测定头部122的上下设有平坦的目标面128、129。

此外，如图8所示，涡电流传感器126、127和目标面128、129并不与聚烯烃片材P相接触，而是设置了规定的距离d。涡电流传感器126、127对两者之间的距离d进行测定，但由于从涡电流传感器126、127的前端至第2测定头部123的凸曲面的前端的距离以及从目标面128、129至第1测定头部122的凸曲面的前端的距离是已知的，所以能够精度更高地求出片材厚度。

另外，根据此结构，由于与涡电流传感器126、127相对的目标面128、129被形成为平面状(而不是曲面)，因此，只要不与片材面相接触，就能够减小涡电流传感器126、127与目标面128、129的距离，因此能够提高测定精度。此外，由于设置多个涡电流传感器126、127，所以能够在较大的范围进行高精度的厚度测定。

工业上的实用性

根据本发明所涉及的厚度测定装置，由于能够高精度地测定附着有液体异物的片材的厚度，所以适合用来制造被用作为电池或者电解电容器等的间隔物的聚烯烃微多孔膜。

标号说明

10   厚度测定装置

12   测定头

120  第1测定头部

121   第2测定头部

121b  涡电流传感器

14    测定头移动单元

14a   U形臂

14b   滑动件

14c   驱动电动机

14d   螺孔

14e   螺杆

16    控制部

P     聚烯烃片材(被测定物)

Claims (3)

1.一种厚度测定装置，该厚度测定装置在片状被测定物的正反面附着有液体异物的状态下，测定该被测定物的厚度，其特征在于，包括：

配置于所述被测定物两侧的测定头；以及

在所述被测定物的宽度方向上移动所述测定头的测定头移动单元，

所述测定头包括夹着所述被测定物而相对配置的一对第1和第2测定头部，并具有：按压单元，该按压单元对所述第1、第2测定头部进行按压，以使得所述第1、第2测定头部与所述被测定物的正反面相抵接；以及传感器，该传感器在将所述第1、第2测定头部按压至所述被测定物的状态下，测定该头部间的距离，

所述测定头移动单元一边维持所述第1及第2测定头部按压并夹持所述被测物的状态，一边沿着所述被测定物的正反面往返移动。

2.如权利要求1所述的厚度测定装置，其特征在于，

将所述第1及第2测定头部与所述被测定物的接触部形成为凸曲面。

3.如权利要求1或2所述的厚度测定装置，其特征在于，

所述测定头移动单元具有：U形臂，该U形臂将所述第1及第2测定头部保持于前端侧，使所述被测定物插入中央；滑动件，该滑动件以在所述被测定物的宽度方向上移动自如的方式对所述U形臂进行支承；以及驱动单元，该驱动单元使得所述U形臂在所述被测定物的宽度方向上往返移动。