JP2002340542A - シート厚さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測中に被検査物であるシートが通過してい
ない計測ローラの表面までの距離を零点校正値として用
い、渦流式変位計の温度ドリフトを補正して正確なシー
ト厚さを計測する装置を提供する。 【解決手段】 被検査物としてのシート２を回転可能な
導電体から成る計測ローラ１に密着させ、計測ローラ１
の両側端にレーザ装置３と、上方に過流式変位計８を配
置し、シート幅をよぎって水平方向に駆動される共通の
フレーム４にレーザ装置３と過流式変位計８を固定し、
過流式変位計８の先端からシート表面までの距離を、レ
ーザ装置の受光器６側の受光幅Ｂとして捉え、過流式変
位計８の先端と計測ローラ表面までの距離をＡとしたと
き、Ａ−Ｂをシート厚さとして認識させ、過流式変位計
８が走査の途中で、シート２の通過していない部分の計
測ローラ表面までの距離を校正値として用いることによ
って、正確なシート厚さを計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、幅広のシート状製
品の厚さを磁界を利用した渦流式変位計と光を利用した
レーザ測定装置にて併用するシート厚さ測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に合成樹脂のシートの製造は、ホッ
パ内に投入された合成樹脂ペレットをスクリューフィー
ダで圧送する間にヒータで加熱して溶融させ、Ｔダイス
のスリットからエアナイフ上に未硬化のシートとして送
出した後、冷却硬化させつつ巻取りローラ上に巻き取ら
れる。この巻取りローラ上のシートを製造工程中に計測
する装置として、特公平８−３０６４７号公報には図３
に示すシート厚さ測定装置が提案されている。

【０００３】図６において、シート１０１の走行方向に
直交して配置された計測ロール１０２の上面にシート１
０１を接触走行させ、この計測ロール１０２を跨いで両
側に対設された投光器１０３ａと受光器１０３ｂからな
るレーザ測定装置１０３により、シート１０１厚さを計
測する際、レーザ測定装置１０３の投光器１０３ａと受
光器１０３ｂ間の計測ロール１０２の軸線上方に、計測
ロール１０２の上面との距離の変化を検出する渦流式変
位計１０４を設置し、且つ、この渦流式変位計１０４の
下面をレーザービーム１０５の上端と見なして遮光する
ナイフエッジとして使い、渦流式変位計１０４が検出し
た距離Ｃからレーザービーム１０５の遮光量Ｄを減算し
てシート厚さを計測する。

【０００４】この様に構成することにより、渦流式変位
計１０４の下面と計測ロール１０２の上面との距離Ｃ
と、レーザ測定装置１０３による渦流式変位計１０４の
下面とシート１０１の上面の距離Ｄの計測を同時に同一
位置で実施することにより、レーザ測定装置１０３の移
動ガイドレールや計測ロール１０２等がうねりや撓み等
を持っていたとしても、これら計測値への影響が少な
く、装置全体の加工精度や組付け精度がラフであっても
問題ないと説明している。

【０００５】原理的には、図６の構成にて計測ローラの
偏心やうねりが存在していても、渦流式変位計によって
計測ローラの表面と渦流式変位計までの距離は計測でき
るが、厳密には計測ローラの長手方向と回転角位置毎に
計測ローラ表面の導電率や透磁率および雰囲気温度の変
化に対応してそれ等は変動する。そこで、特開平１１−
３５１８５６号公報には、これ等変動要因を予め予知し
総合的に補正して計測精度を向上させる図７の如き手段
が開示されている。

【０００６】図７において導電体から成る計測ローラ２
０１は、被検査物であるシート２０２を計測ローラ２０
１の外周表面に密着させながら回転する。レーザ測定装
置のフレーム２０４の両端には、レーザービームの投光
器２０５と受光器２０６が配置されている。計測ローラ
２０１の軸心上にあるフレーム２０４の中央には、渦流
式変位計２０８が投光器２０５側のレーザービームを遮
光するために固定されている。

【０００７】フレーム２０４は、矢印Ｚの如く左右水平
方向にステップモータ２０９にて移動ガイドレール２１
０上をスライドする。一方、計測ローラ２０１に内蔵す
るエンコーダ２１１から発信する計測ローラ２０１の任
意の回転角度の信号及びフレーム２０４の水平方向位置
の信号は、ステップモータ２０９を介して別途設ける演
算装置２１２に入力される。さらに、所定の位置に雰囲
気温度を検出する温度計２１３が設置され、そのデータ
も演算装置２１２に入力される。測定結果は、数値化し
てモニタ画面２１４に出力し、規格値に照らして外れて
いれば警告ランプ２１５を点灯する。

【０００８】この測定装置では、計測開始前に計測ロー
ラ２０１表面全域の固有の導電率や透磁率および熱歪
を、長手方向と円周方向にメッシュ分割した補正値を演
算装置１３に記憶させて置くので、温度変化等の変動要
因も総合的に補正して計測精度を向上させることができ
ると説明している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、装置の特定の
部位に設置される温度計からでは、被検査物であるシー
トが通過する計測ローラ周辺の熱歪や過流式変位計のセ
ンサの温度特性の変化を正確に捉えることはできない。
また、計測ローラを交換した場合は、補正値修正作業が
必要となる。そこで本発明では、計測中に被検査物であ
るシートが通過していない計測ローラの表面までの距離
を零点校正値として用い、渦流式変位計の温度ドリフト
を補正して正確なシート厚さを計測する装置を提供す
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】被検査物としてのシート
を回転可能な導電体から成る計測ローラに密着させ、計
測ローラの両側端にレーザ装置と、上方に過流式変位計
を配置し、シート幅をよぎって水平方向に駆動される共
通のフレームにレーザ装置と過流式変位計を固定し、過
流式変位計の先端からシート表面までの距離を、レーザ
装置の受光器側の受光幅Ｂとして捉え、過流式変位計の
先端と計測ローラ表面までの距離をＡとしたとき、Ａ−
Ｂをシート厚さとして認識させ、過流式変位計が走査の
途中で、シートの通過していない部分の計測ローラ表面
までの距離を校正値として用いることによって、正確な
シート厚さを計測する。

【００１１】フレームに固定された過流式変位計が予め
定めるピツチで計測ローラの軸方向に、レーザ装置と共
動してシート厚さを測定中に、予め定める間隔で、シー
トの幅を越える位置まで走査し、シート厚さが零近傍に
変化する位置を自動計測してシート端部と認識し、認識
したシート端部のすぐ近くにおける計測ローラ表面まで
の距離Ａを校正値として用いることによって、正確なシ
ート厚さを計測する。

【００１２】温度変化による測定誤差が要求精度を越え
ると予測されるときは、予め定める間隔で計測ローラ表
面までの距離Ａを校正するタイミングを短縮する。この
様に構成すれば、特に、計測開始直後に常温にある計測
ローラが移送されるシートの温度に到達するまでの温度
変化や急激な雰囲気温度の変化があっても測定精度の低
下を防げる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を具体化した好適
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。合成樹脂か
ら成るシートに較べ更に薄い４弗化エチレン樹脂等から
成る薄いシートは、一段と厳密な寸法測定精度を要求さ
れる。４弗化エチレン樹脂は、多孔質の生地を持ち抜群
の耐薬品性や電気絶縁性を有するので、電線の絶縁テー
プや薬品の濾過フィルター等に多用されている。４弗化
エチレン樹脂のシートは、４弗化エチレン樹脂粉末とテ
フロン（Ｒ）やシリコーンオイル等の液状潤滑剤を混入
した密閉容器中で攪拌し、得られた混和物を押出機にて
厚さ６ｍｍ程度のストリップとした後、カレンダーロー
ルにて０．０５〜０．５ｍｍのシート厚さに圧延する。

【００１４】図１は、各計測ユニットと被検査物である
シートの側方断面との配置関係図である。図１において
導電体から成る計測ローラ１は、被検査物であるシート
２を計測ローラ１の外周表面に密着させながら矢印Ｘ方
向に回転する。レーザ測定装置３のフレーム４の両端に
は、レーザービーム７の投光器５と受光器６が配置され
ている。計測ローラ１の軸心上にあるフレーム４の中央
には、渦流式変位計８の下面が投光器５側のレーザービ
ーム７を遮光するために一体に固定されている。渦流式
変位計８は、図２に示すように、移動ガイドレール１０
に案内され、ステップモータ９によりシート２の幅方向
へ任意のピッチで走査する。

【００１５】渦流式変位計８は、計測ローラ１側に向け
高周波磁界を発生させ、この高周波磁界内に導電体から
成る金属製の計測ローラ１が存在すると、電磁誘導によ
り計測ローラ１の上面との間の距離に応じた渦電流が発
生し、もとの磁界が相殺されて弱くなり、この磁界の変
化を計測することにより距離を検出することができる。

【００１６】シート厚さＴは、渦流式変位計８の下面か
らシート２表面までの受光器６の受光幅をＢとし、渦流
式変位計８の下面から計測ローラ１の外周表面までの距
離をＡとした場合、Ｔ=Ａ−Ｂとして計測できる。

【００１７】図２は、各計測ユニットと計測ローラの長
手正面から見た配置関係図である。図２においてフレー
ム４は、矢印Ｙの如く左右水平方向にステップモータ９
にて移動ガイドレール１０上を走査する。一方、計測ロ
ーラ１に内蔵するエンコーダ１１から発信する任意の回
転角度の信号及びフレーム４の水平方向位置の信号は、
ステップモータ９を介して別途設ける演算装置１２に入
力される。測定結果は、数値化してモニタ画面１３に出
力し、規格値に照らして外れていれば赤字で表示すると
か警告ランプ１４を点灯してもよい。また、製品用途別
にシート２の幅を切り分ける場合は、演算装置１２に切
り分け数を入力し各最終製品の幅毎に測定結果を表示し
てもよい。

【００１８】次に、本発明におけるシート厚さの校正の
手順について説明する。図３は、計測ローラ１を側面か
ら見て、シート上を走査する渦流式変位計８の軌跡を示
したものである。図３に示すように、移動ガイドレール
上をステップモータによって駆動される渦流式変位計８
は、計測ローラ１の外周表面に密着して移送されるシー
ト２の幅方向に、点線で示される任意のピツチでａ点か
らｂ点のように走査する。そして、予め定めるインター
バルでシート２の幅を若干越える位置ｃ点まで移動し、
シート厚さが零近傍に変化した所をシート端部として認
識し、シート厚さの零点補正を行う。尚、校正中は、渦
流式変位計８をｃ点の位置に任意の時間ｓだけ静止させ
るのが好ましい。

【００１９】図４は、計測ローラ１を側面から見て、計
測ローラ１上の厚さの計測値を模式的に太い実線で示し
たものである。計測中には、雰囲気温度の変化によっ
て、図４に示す温度ドリフトαが発生する。その要因
は、渦流式変位計８に内臓するセンサの温度特性にあ
る。本来、シート２の存在していないｃ点のシート厚さ
は零であるべきところ、温度ドリフトが発生すると零以
外の計測値が得られる。つまり、図４のシート２のシー
ト厚さ計測値は見掛け上Ｔ_２になっているが、この計測
値には、校正点ｃにて計測された温度ドリフトαが含ま
れるので、これを演算装置１２で補正したものが真のシ
ート厚さＴ_１となる。

【００２０】また、測定中の計測ローラ１の温度は一定
ではない。図５は、計測ローラ１を側面から見て、計測
ローラ１の温度分布を太い実線で示したものである。測
定中の計測ローラ１の温度は、シート直下で最も上昇し
易く、計測ローラ１の両端に近づくに従い低下する傾向
にある。従って、校正点であるｃ点は、シート２が通過
中の計測ローラ１の温度に近いシート端部と認識したと
ころに定めるのが好ましい。具体的には、シート幅の製
造誤差を含め移送されるシート２の蛇行の影響を排除可
能な位置までずらすのが好ましい。

【００２１】図３のｃ点における校正中は実質的にシー
ト厚さの計測が実施されないので、シート厚さの校正は
あまり頻繁に行うべきでない。従って、過流式変位計８
の静止時間ｓも数秒間に収めるのが好ましい。しかし、
計測初期の計測ローラ１の温度が安定するまでの間や、
シート厚さの熱容量が少なくて雰囲気温度の変化に左右
され易く測定誤差が要求精度を越えると予測されるとき
は、校正頻度を多くするのが好ましい。

【００２２】本発明によるシート厚さ測定装置を用いれ
ば、厚さ３０〜３００μｍ、幅１５０〜４６０ｍｍの薄
い４弗化エチレンのシートを、約１４ｍ／ｍｉｎの移送
速度で、測定精度±４μｍ以下にて連続的に計測でき
る。

【００２３】

【発明の効果】高周波磁界内で渦電流を発生する渦流式
変位計とレーザービームを利用したレーザ測定装置を併
用したシート厚さ測定装置において、被検査物であるシ
ートの存在しないところで、計測中に零点校正を行うこ
とによって、渦流式変位計に内臓されるセンサ等の温度
ドリフトを演算装置で補正したから、従来の装置で必要
であった計測ローラの導電率や透磁率の変動要因を予め
予知する必要なしに、正確なシート厚さの計測が可能に
なった。そして、計測ローラや各種計測器の交換の際に
おける補正値の再確認も不要となる。

【００２４】また、零点校正を行うタイミングを適宜選
択することにより、計測の空白区間を最小限に留め、さ
らに温度変化による測定誤差が要求精度を越えると予測
されるときは、零点校正のタイミングが短縮されるか
ら、状況に応じて最適の補正ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各計測ユニットと被検査物であるシー
トの側方断面との配置関係図である。

【図２】本発明の各計測ユニットと計測ローラの長手正
面から見た配置関係図である。

【図３】本発明の計測ローラを側面から見た過流式変位
計の走査軌跡である。

【図４】本発明の計測ローラを側面から見たシート厚さ
計測値の模式図である。

【図５】本発明の計測ローラを側面から見た計測ローラ
の温度分布図である。

【図６】従来のシート厚さ測定装置の各ユニットの配置
関係図である。

【図７】他の従来のシート厚さ測定装置の各ユニットの
配置関係図である。

【符号の説明】

１ 計測ローラ ２ シート ３ レーザ測定装置 ４ フレーム ５ 投光器 ６ 受光器 ７ レーザービーム ８ 過流式変位計 ９ ステップモータ １０ 移動ガイドレール １１ エンコーダ １２ 演算装置 １３ モニタ画面 １４ 警告ランプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物としての絶縁体から成るシート
   を回転可能な導電体から成る計測ローラに密着させ、前
   記計測ローラの両側端にレーザ装置と、上方に過流式変
   位計を配置し、前記シート幅をよぎって水平方向に駆動
   される共通のフレームに前記レーザ装置と前記過流式変
   位計は固定され、前記過流式変位計の先端から前記シー
   ト表面までの距離を、前記レーザ装置の受光器側の受光
   幅Ｂとして捉え、前記過流式変位計の先端と前記計測ロ
   ーラ表面までの距離をＡとしたとき、Ａ−Ｂを前記シー
   ト厚さとして認識する装置において、前記過流式変位計
   が走査の途中で、前記シートの通過していない部分の前
   記計測ローラ表面までの距離を校正値として用いること
   を特徴とするシート厚さ測定装置。
2. 【請求項２】 フレームに固定された前記過流式変位計
   が予め定めるピツチで計測ローラの軸方向に、前記レー
   ザ装置と共動してシート厚さを測定中に、予め定める間
   隔で、前記シートの幅を越える位置まで走査し、前記シ
   ート厚さが零近傍に変化する位置を自動計測してシート
   端部と認識し、認識した前記シート端部のすぐ近くにお
   ける計測ローラ表面までの距離Ａを校正値として用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート厚さ測定装
   置。
3. 【請求項３】 温度変化による測定誤差が要求精度を越
   えると予測されるときは、予め定める間隔で計測ローラ
   表面までの距離Ａを校正するタイミングを短縮すること
   を特徴とする請求項１または２に記載のシート厚さ測定
   装置。