JP2000097645A - 厚み測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多種類にわたるシートの厚みを精度良く測定
でき、実質的に測定に係る装置部分を小型化でき、被測
定シートの材質変化に応じたフィルター交換を容易にす
る。 【解決手段】 赤外線用光源１と、この光源１より発す
る赤外線から被測定シートＳが吸収する特定波長を選定
可能な光学フィルター２と、このフィルター２により選
定された赤外線を被測定シートＳに投射する投光部４
と、この投光部４から投射光を受光する受光部５と、こ
の受光部５からの信号を受けて被測定シートＳの厚みデ
ータを演算し出力可能な厚み換算器７とを備える。投光
部４と光学フィルター２間、および受光部５と厚み換算
器７間が光ファイバー３，６により接続されていると共
に、投光部４と受光部５とが被測定シートＳに近接して
配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は厚み測定システムに
関し、詳しくは、走行中の紙、パルプ、フィルム等のシ
ート状物の厚みを赤外線を用いて測定する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】紙、パルプ、フィルム等、一般にシート
状物（以下、シートと略称する）の品質を決める条件の
１つとして、その厚みやシート上に塗布された塗工量な
どが挙げられる。特に、シート製造ラインの延伸前工程
では、シートのエッジ部分の厚み管理が重要となる。シ
ートのエッジ部分の厚みが不揃いであると、延伸工程で
弛みが生じたり、亀裂あるいは切断したりするおそれが
あるからである。

【０００３】従来、赤外線の吸収波長を利用した透過型
厚み測定技術として、図２に示すような測定技術があ
る。この測定技術は、赤外線用光源１より発する赤外線
を光学フィルター２に透過させることにより、赤外線の
中から被測定シートに吸収される特定波長のみの赤外線
を選定し、その特定波長の赤外線を、光学レンズ等から
なる投光部４中を透過させることにより走行するシート
上に集光させる。この集光され測定スポットに絞られた
特定波長の赤外線を、走行するシートＳに向けて投射し
透過させることにより、透過中に減衰される光量を厚み
に変換して厚みデータを出力する厚み変換器７を用いて
厚みを求めるという測定技術である。この測定技術で
は、シートＳの種類に応じて、このシートＳが吸収する
特定波長を選定可能な光学フィルター２を交換すること
が一般的で、１つの厚み変換器７により材質や厚さの異
なるシートの厚みを測定できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の透
過型測定装置を用いる測定方法では、測定システム全体
が赤外線用光源１と投受光部４，５が一体型である等、
測定装置全体が大きなスペースを要していた。つまり、
赤外線用光源１と光学フィルター２と投光部４からなる
投光側測定器本体Ａと、受光部５と厚み変換器７とから
なる受光側測定器本体Ｃとを測定空間Ｂに配置させる必
要があり、個々の測定機器を小型化する等してシステム
全体を小型化することは到底困難であった。生産工程
上、測定装置を設置する必要のある場所が非常に狭い場
合は、測定装置全体の大きさが障害となり容易に設置で
きない。そこで、これまでは測定装置を設置できるスペ
ースを確保するために、製造ラインを大きく改造する必
要があった。特に、延伸前の工程は各種装置が複雑に混
み入っており、既に生産工程が完成したラインであるた
め、後に厚み測定装置を設置しようとすれば、生産ライ
ンの改変に長時間の労力とコストを要する。それだけ
に、測定装置の小型化は重要な課題であり、その要請は
極めて強いものがあった。

【０００５】更に、生産工程上シート製造ラインにおい
て人が立ち入ることが困難な場所に測定装置を設置して
いる場合には、シートの材質が変わったからといって、
一度装着したフィルターを再び交換することは容易でな
い。その場合、被測定シートが限定されたり、被測定シ
ートに応じて測定器を新たに増設する必要が生じ、その
設置コスト（装置の購入費と設備工事費）は多大とな
る。このため、生産シートの種類が多種類になる製造ラ
インの延伸前工程でのオンライン厚み測定は、極めて困
難であった。

【０００６】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題点を解消し、多種類にわたるシートの厚みを精
度良く測定でき、しかも実質的に測定に係る装置部分を
小型化でき、被測定シートの材質変化に応じたフィルタ
ーの交換が容易な厚み測定システムを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は請求項記載の
発明により達成される。すなわち、本発明に係る厚み測
定システムの特徴構成は、赤外線用光源と、この光源よ
り発する赤外線から被測定シートが吸収する特定波長を
選定可能な波長選定手段と、この波長選定手段により選
定された赤外線を前記被測定シートに投射する投光部
と、この投光部から投射光を受光する受光部と、この受
光部からの信号を受けて前記被測定シートの厚みデータ
を演算し出力可能な厚みデータ演算手段とを備えてい
て、前記投光部と波長選定手段間、および前記受光部と
厚みデータ演算手段間が光ファイバーにより接続されて
いると共に、前記投光部と受光部とが前記被測定シート
に近接して配置されていることにある。

【０００８】このように構成されていると、投光部と受
光部とが、夫々光源が収納されている投光側測定器本体
と受光側測定器本体から分難されるため、実質的に厚み
測定に係る装置部分を小型化することが可能となる。従
って、設置場所が狭い場合には、投受光部だけを生産ラ
インに設置し、投受光側測定器本体を投受光部と離れた
別の広い場所に設置することが可能となるため、製造ラ
イン中を走行するシートの種類が変わった場合でもフィ
ルターの交換が容易となり、１つの測定器を用いるだけ
で多種類のシートのオンライン厚み測定が実現できる。
又、光ファイバーによる信号伝搬は、媒質中での減衰率
が小さいので、長い伝搬距離を経たしても、データの信
頼性にほとんど影響を与えることがなく、測定精度を高
く維持できる。

【０００９】前記投光部と受光部とが、前記被測定シー
トの長さ方向または幅方向にわたって移動可能になって
いることが好ましい。このように構成されていると、被
測定シートの長さ方向のみならず幅方向にわたる厚み変
動を的確に把握することができ、特に重要な測定箇所で
あるエッジ部分の厚み測定が容易となって都合がよい。

【００１０】前記厚みデータ演算手段が前記受光部から
の信号を前記被測定シートの厚みに換算する厚み換算器
であると共に、この厚み換算器に、厚みデータを表示す
る表示部が接続されていることが好ましい。このように
構成されていると、受光部からの信号を直接厚みデータ
として識別できるので便利であると共に、表示部として
厚みデータをグラフ化する等、使用目的に応じた種々の
表示を実現できて都合がよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。図１に、本実施形態の厚
み測定システムである光ファイバーを用いた赤外線透過
型厚み測定システムの概略構成を示す。この厚み測定シ
ステムは、赤外線を照射する赤外線用光源１とこの赤外
線の内からシートＳに吸収される特定波長のみを選定す
る、波長選定手段である光学フィルター２とを備えた投
光側測定器本体Ａと、この光学フィルター２と光ファイ
バー３により接続された集光レンズ等からなる投光部４
と、走行するシートＳを挟んで投光部４と対向する位置
に配置されフォトダイオード等からなる受光部５と、更
に、この受光部５と光ファイバー６を介して接続されて
いる厚みデータ演算手段である厚み変換器７と、この厚
み変換器７から出力された厚みデータをグラフ等にして
表示する表示部８とを備えて構成されている。このよう
に、本実施形態の厚み測定システムは、投光側測定器本
体Ａが赤外線を照射する赤外線用光源１と光学フィルタ
ー２とから構成されていて、受光側測定器本体Ｃが厚み
変換器７から構成されていると共に、投光部４と受光部
５のみが走行するシートに近接しつつ測定空間Ｂ内に配
置される。従って、測定空間Ｂに占める実質的に測定に
係る装置部分を、従来技術の場合に比べて大幅に小さく
でき、既存の製造ラインに新たに設置する場合であって
も、小スペースを確保するだけでよいため、製造ライン
を大きく改造する必要がない。

【００１２】更に、前記光学フィルター２は、走行する
シートＳの材質によって種々変更可能になっている。そ
の場合、シートＳの厚みと光吸収量との関係が可能な限
り高い勾配を有する直線関係を維持するような、つまり
測定感度が高くなるような波長の赤外線を選定できるよ
うなフィルターを選ぶことが好ましい。又、光学フィル
ター２と前記投光部４とは光ファイバー３により接続さ
れているので、両者の位置が相当離れている場合であっ
ても媒質中を伝搬する光の減衰率が低いため、実質的に
測定には支障がない。その結果、光学フィルター２の交
換が、測定空間Ｂとは離れた、交換作業の容易な場所で
できるので、製造ラインとしてシートの材質が種々変更
されるような場合でも、なんら支障なくフィルター交換
作業を容易、迅速に実施でき、結果的に常に精度の高い
厚みデータを得ることができる。

【００１３】もっとも、シート製造ラインを走行するシ
ートの幅方向の厚さは均一ではない上に、製品によって
は幅方向あるいは長さ方向によって構成成分が変わるた
め、同じシートでも測定箇所によっては赤外線吸収量が
異なる場合がある。このような場合であっても、生産中
のシートを製品規格内に納めるためには、シートの厚み
を工程管理範囲内に保たせる必要がある。場合によって
は生産工程上、人が立ち入れない場所や既設設備の影響
を受けた、測定空間が制約された場所での工程管理を迫
られる場合もある。

【００１４】本実施形態に係る厚み測定システムは、投
受光部４，５のみを測定空間Ｂに設置し、これら投光部
４と受光部５との組み合わせを共にシートＳの幅方向あ
るいは長さ方向にわたって移動させ、測定位置を連続的
に変えながらソフト処理を施す手法を採用する等によっ
て高精度の厚み測定が可能となり、場合によってはフィ
ルターを交換して測定箇所に対応した吸収波長に切替え
ることができ、任意の位置における精度のよい厚み測定
が可能となる。つまり、これら投受光部４，５間を走行
するシートＳの幅方向にわたって連続的あるいは不連続
的に移動させることにより、シートの厚み変動による変
化（吸収値の変化が緩やかで連続的である）か、材質上
の変化（例えば、局部的に結晶化が進んでいる、あるい
は構成成分の偏析などによる変化であるため、一般に吸
収値の変化が急激である）かを識別し得るデータを予め
厚み演算手段７に記憶させておき、測定値が変動した場
合にはその都度いずれの原因であるかを判断しながら厚
みデータを出力させるようにすることができる。その
際、測定値の大きな変化に対しては、フィルターを交換
することにより吸収波長を変えることもできる。尚、投
受光部４，５の移動は、図示はしないが、走行するシー
トに対して、その直上をＸ−Ｙ方向に差し渡されたレー
ルに沿って投光部４と受光部５が同期して移動可能なよ
うに駆動させる等により行わせることができる。

【００１５】更に、得られた測定値を連続的にグラフ化
して表示するようにすると、現在生産されているシート
の厚みを直ちに理解することができるので、品質管理を
強化する手段として有用性は大きいものとなり好まし
い。一対の投受光部を、シートの長さ方向あるいは幅方
向に移動させて、その測定結果をグラフ化すると、厚み
の変動、あるいは変動原因などが直ちに判明して、以後
の工程処理に有用な情報が得られシートの品質向上に寄
与できる。もとより表示手段としては、グラフ化するだ
けでなく、単なるデジタル表示でもよいし、所定範囲を
越える測定値に対しては警告表示が発せられるような構
成のものでもよい。

【００１６】〔別実施の形態〕 （１）厚みデータ演算手段は厚み変換器に限定されるも
のではなく、吸収値をデジタル信号で出力し、所定範囲
を越える信号に対しては、音声あるいは光、あるいはこ
れら双方による警告表示が発せられるような構成のもの
でもよく、更にはシートの走行速度を減ずる、あるいは
走行中止するようになっていてもよい。この場合、厚み
データ演算手段は表示部の機能を兼ね備えた構成にな
る。

【００１７】（２）上記した実施形態では、一対の投光
部および受光部を測定空間に配置するようにしたが、こ
れらの一対の投受光部の組み合わせを複数個、測定空間
内に左右あるいは前後して配置するようにしてもよい。
特に、エッジ部分を専用に測定する一対の投受光部の組
み合わせを別に配置することにより、エッジ部分の厚み
管理を強化し、より利便性の高い厚み測定システムを構
成することもできる。

【００１８】（３）厚みデータ演算手段から出力される
信号を次工程あるいは前工程に送信し、それらの送信デ
ータに応じて自動的に走行するシートに対して延伸力あ
るいは圧下する両ロール間の圧下力を作用させる制御シ
ステムと直結するように本発明を利用してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、従来技術の有す
る問題点が解消され、多種類にわたるシートの厚みをオ
ンラインで精度良く測定でき、しかも実質的に測定に係
る装置部分を小型化でき、かつ被測定シートの材質変化
に応じたフィルター交換が容易な厚み測定システムを提
供することができた。その結果、製造工程中のシートの
破断が低減され、歩留りの大幅な向上を達成すると共
に、操業性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る厚み測定システムの概略構成図

【図２】従来の厚み測定システムの概略構成図

【符号の説明】

１ 赤外線用光源 ２ 波長選定手段（光学フィルター） ３，６ 光ファイバー ４ 投光部 ７ 厚みデータ演算手段（厚み換算器） ８ 表示部 Ｓ 被測定シート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線用光源と、この光源より発する赤
   外線から被測定シートが吸収する特定波長を選定可能な
   波長選定手段と、この波長選定手段により選定された赤
   外線を前記被測定シートに投射する投光部と、この投光
   部から投射光を受光する受光部と、この受光部からの信
   号を受けて前記被測定シートの厚みデータを演算し出力
   可能な厚みデータ演算手段とを備える厚み測定システム
   であって、前記投光部と波長選定手段間、および前記受
   光部と厚みデータ演算手段間が光ファイバーにより接続
   されていると共に、前記投光部と受光部とが前記被測定
   シートに近接して配置されていることを特徴とする厚み
   測定システム。
2. 【請求項２】 前記投光部と受光部とが、前記被測定シ
   ートの長さ方向または幅方向にわたって移動可能になっ
   ている請求項１の厚み測定システム。
3. 【請求項３】 前記厚みデータ演算手段が前記受光部か
   らの信号を前記被測定シートの厚みに換算する厚み換算
   器であると共に、この厚み換算器に、厚みデータを表示
   する表示部が接続されている請求項１又は２の厚み測定
   システム。