JP2006234760A - シート厚み計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のシート厚み計測装置34は、Tダイ5からシート状に押出された溶融樹脂を回転する成形ロール1、2の第1ニップ部33aに流し込むことで成形されるシート6の幅方向のシート厚さ分布を、シート6の幅方向に移動しながら成形ロール2の上面側から測定するものであり、シート6の幅方向に移動可能な1つのトラバース台9に、シート6の表面位置を検出する表面検出センサ7と、シート6の裏面位置を検出する裏面検出センサ8とを、シート6の厚み方向に対する相対位置が調整可能なように搭載し、少なくとも表面検出センサ7は投光受光の光軸が一致している光軸一致式センサであることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1の極厚シートの厚み計測装置を備えたシート成形装置の模式的な側面図である。
成形ロール2の下側にはシート成形されて半溶融状態のシート6の厚さを測定するシート厚み計測装置34が配置されている。シート厚み計測装置34は、1つのトラバース台9上に表面検出センサ7と裏面検出センサ8とをシート6の厚み方向に対する相対位置が調整可能なように搭載している。
成形ロール2の下面の表面検出センサ7および裏面検出センサ8がX軸上を移動する範囲には安全センサ35が3本設置される。安全センサ35はロール表面に近接し、ロール長手方向にレーザ光を通して光をさえぎる異物やシート垂れ下がりがあると検出するセンサである。この安全センサ35はシート厚み計測装置34との衝突回避センサの役割をする。
図4は本実施形態のバンパの構造の一例を示す模式図であり、図4(a)はバンパを備えたトラバース台の模式的な側面図であり、図4(b)は支持ガイドおよびバンパ軸の一部拡大図である。
図5を参照して、裏面検出センサ8、シートがある場合にロール表面から遠ざける検出距離増加分ΔLについて説明する。なお、図5に示されている2つのセンサはいずれも裏面検出センサ8であり、図中、符号8は成形ロール2の表面にシート6がある場合の裏面検出センサ8の位置を示しており、符号8’はシート6がない場合の裏面検出センサ8の位置を示している。
ΔL=t−t/n (1式)
ここで1式のnは屈折率n=1.567と定義したが正確には屈折率に関係した常数が正しく、シート材料、シート温度、センサ装置常数などで決まり、ここでは便宜上n=屈折率と定義した。
検出距離増加分ΔL=10―10/1.567=3.62mm
となる。ゆえにシート裏面の検出距離は30mm+3.62mm=33.62mmとなる。つまり、検出距離30mmから裏面用の裏面検出センサ8を3.62mmだけ遠ざけて設置する。なお、シート厚が20mmの場合、検出距離増加分ΔLは7.2mmとなり、よって、検出距離は30mm+7.2mm=37.2mmとなる。この操作をしない場合、裏面用の裏面検出センサ8による検出範囲から外れることになる。なお、このΔLはシート厚さに応じて、段階的に設定すればよい。新たな検出範囲ΔM’に入るレベルでよく、通常、mm単位でシート厚みが変わる場合に調整すればよい。
まず、図6を参照して、シート厚さを計測する表面検出センサ7および裏面検出センサ8が投光受光を同軸上にしたレーザ式センサである場合のセンサ位置の調整について説明する。
ΔY=t−(t−t/n)=t/n (2式)
にて求め、表面検出センサ7および裏面検出センサ8を位置決めする。
光軸一致式レーザセンサ:
表面検出センサ7および裏面検出センサ8には、例えば、図7に示すような、光軸一致式レーザセンサを用いるのが好ましい。以下にレーザセンサの測定原理の概略について説明する。
厚みプロファイルの調整:
表面検出センサ7および裏面検出センサ8でシート厚みを計測することでシート厚みの幅方向分布を把握しておき、これに基づきTダイ5のチョークバー46で粗調整し、次に既存の自動ダイリップ調整装置45でリップ開度を精密調整する。ダイリップ調整装置45は表面検出センサ7および裏面検出センサ8の計測データに基づき制御装置44を介して自動制御する。なお、シート厚みの絶対値の把握はシートの代表的温度と材料の熱収縮率と屈折率を含めて、最終冷却時のシート厚さ絶対値(ダイヤルゲージなどの実測値)に合うように屈折率(PCの例では1.567)を修正し精度を上げていく。これらの修正データは過去の運転実績からデータ精度を高め、ほぼ同じ運転条件では再現性の高い厚みプロファイルが得られる。本実施形態の場合、半溶融状態のシートでも測定可能であり、成形ロール2の下方でシート厚みを測定するので、シート成形装置の成形条件を時間遅れなく調整できる。
バンク量の調整:
シート幅全体を一括して大きく、または小さくするにはロール速度、ロールニップ部のスキマを調整することで行う。また、バンクのシート幅方向左右の全体的な傾きは片端のロール隙間を個々に調整して行う。バンク量のプロファイルはシート厚さプロファイルと相関があることから、厚さプロファイルを調整することで均一になる。
X軸方向における衝突の事前検知:
上述したように、図1に示す安全センサ35により、表面検出センサ7および裏面検出センサ8がシート幅方向(図3中X方向)に移動するとき、異物と衝突するのを防止する。また、衝突を検知して待避動作する。すなわち、表面検出センサ7および裏面検出センサ8は、計測走行する際、3個の安全センサ35に異常が無いことを確かめて走行する。走行途中に樹脂シートが垂れ下がって、安全センサ35が異常を感知した場合、表面検出センサ7および裏面検出センサ8は各々のスライダ(Y軸)は最下位置に下降し、トラバースレール(X軸)に沿ってロール端に待避する。
X軸方向における衝突の事後検知:
通常、シートが垂れ下がってきた場合には上記安全センサ35が作動することで衝突回避するが、厚み計測装置稼働時にすでにシートが垂れ下がっている場合や、工具などがX軸上にある場合などはセンサ35では検知できない。本実施形態のシート厚み計測装置34は、上述したようにトラバース台9にバンパ52、53が装着されているので、衝突の事後検知がなされ、異物との衝突による装置の破損を防止する構成となっている。すなわち、計測トラバース時に樹脂垂れ下がりで樹脂ヒートが表面検出センサ7および裏面検出センサ8及びトラバース台9と衝突し、負荷が掛かった場合には、X軸のトラバース台9の前後のバンパ52、53がたわみ、衝突検知用センサ50、51が作動し、トラバース台9のX軸方向への走行停止した後、ロール端まで後退待避させてることで装置の安全性を高めている。
防熱対策:
上述したように、表面検出センサ7および裏面検出センサ8は個別にカバー36で覆われ(図1参照)、内部をエア冷却し、センサのレーザ投光受光穴からエア排気(エアパージ)し、センサレンズ面の汚れを防止している。またカバー上半分はロール、シートからの放射熱を反射させる金属鏡面または銀紙を張り付けている。また、スライダレール上面も固定カバーを設けている。カバー36は図1、2ではセンサ1個毎に設けていたが表面検出センサ7および裏面検出センサ8の双方を一体に覆う構成であってもよい。この場合熱放射の多いセンサ前面部のみカバーを設けてもよい。このように、防熱カバーで覆い高温対策を施しているので、本実施形態のシート厚み計測装置34は耐用年数を長くすることができる。
(実施形態2)
本発明のシート厚み計測装置は、極厚シートを精度よく測定可能であり、かつ、シート成形装置の成形条件を時間遅れなく調整できることを特徴とするが、成形条件の時間遅れを少なくするよりも計測精度をさらに向上させたい場合、本実施形態に示すような構成としてもよい。
(実施形態3)
本発明のシート厚み計測装置は、極厚シートを精度よく測定可能であり、かつ、シート成形装置の成形条件を時間遅れなく調整できることを特徴とするが、色付きシート、つや消しシート、あるいは、シート表面に細やかな凹凸があって測定する光が裏面まで透過できないエンボスシートについてのシート厚みを測定する場合には、本実施形態に示すような構成としてもよい。
5 Tダイ
6 シート
7 表面検出センサ
7a レンズ焦点距離振動音さ
7b CCDセンサカメラ
7c 受光素子
7d ピンホール
8、8’ 裏面検出センサ
8a 渦電流式裏面検出センサ
9 トラバース台
9a 支持ガイド
9a’ 長穴
30 溶融シート
31 バンク
32 スキマ
33a 第1ニップ部
33b 第2ニップ部
33c 第3ニップ部
34 シート厚み計測装置
35 安全センサ
36 カバー
38 トラバースレール(X軸)
39 Y1スライダ(Y1軸)
40 Y2スライダ(Y2軸)
41 ケーブルベア
42 フレーム
43 歯付きベルト
44 制御装置
45 ダイリップ調整装置
46 チョークバー
50、51 センサ(衝突検知用)
52、53 バンパ
52a バンパ軸
52b ストッパピン
52c バネ
54、55 センサ(光反射式)
56、57 反射板
Claims (13)
- Tダイ(5)からシート状に押出された溶融樹脂を回転する成形ロール(1、2)のニップ部(33a)に流し込むことで成形されるシート(6)の幅方向のシート厚さ分布を、シート(6)の幅方向に移動しながら成形ロール(1、2、3、4)の上面側から測定するシート厚み計測装置において、
シート(6)の幅方向に移動可能な1つのトラバース台(9)に、シート(6)の表面位置を検出する表面検出センサ(7)と、シート(6)の裏面位置を検出する裏面検出センサ(8)とを、シート(6)の厚み方向に対する相対位置が調整可能なように搭載し、少なくとも前記表面検出センサ(7)は投光受光の光軸が一致している光軸一致式センサであることを特徴とするシート厚み計測装置。 - 前記表面検出センサ(7)および前記裏面検出センサ(8)は光軸一致式のレーザセンサである、請求項1に記載のシート厚み計測装置。
- 前記表面検出センサ(7)および前記裏面検出センサ(8)は光軸一致式の光センサである、請求項1に記載のシート厚み計測装置。
- 前記裏面検出センサ(8)は渦電流式センサである、請求項1に記載のシート厚み計測装置。
- 前記裏面検出センサ(8)の、シート(6)が無い状態の前記成形ロール(2)から前記裏面検出センサ(8)の先端部までの検出距離増加分ΔLは、シートの概略厚さをt、屈折率をnとすると、
ΔL=t―t/n
である、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のシート厚み計測装置。 - Tダイ(5)からシート状に押出された溶融樹脂を回転する成形ロール(1、2)のニップ部(33a)に流し込むことで成形されるシート(6)の幅方向のシート厚さ分布を、シート(6)の幅方向に移動しながら成形ロール(1、2、3、4)の上面側から測定するシート厚み計測装置において、
シート(6)の表面位置を検出する表面検出センサ(7)と、シート(6)の裏面位置を検出する裏面検出センサ(8)とを有するシート(6)の幅方向に移動可能なトラバース台(9)が異物に衝突する前に前記異物を検出する安全検出センサ(35、54)を有することを特徴とするシート厚み計測装置。 - Tダイ(5)からシート状に押出された溶融樹脂を回転する成形ロール(1、2)のニップ部(33a)に流し込むことで成形されるシート(6)の幅方向のシート厚さ分布を、シート(6)の幅方向に移動しながら成形ロール(1、2、3、4)の上面側から測定するシート厚み計測装置において、
シート(6)の表面位置を検出する表面検出センサ(7)と、シート(6)の裏面位置を検出する裏面検出センサ(8)と、移動方向の前後面に、バンパ(52、53)および前記バンパ(52、53)が異物に衝突した際の衝突を検知する衝突検知用センサ(50、51)とを有し、異物との衝突時には、前記バンパ(52、53)が異物へと衝突した方向と反対方向のロール端に後退待避する、シート(6)の幅方向に移動可能なトラバース台(9)を備えていることを特徴とするシート厚み計測装置。 - 前記トラバース台(9)は前記表面検出センサ(7)と前記裏面検出センサ(8)とを、シート(6)の厚み方向に対する相対位置が調整可能なように搭載し、少なくとも前記表面検出センサ(7)は投光受光の光軸が一致している光軸一致式センサである、請求項6または7に記載のシート厚み計測装置。
- 前記表面検出センサ(7)および前記裏面検出センサ(8)は光軸一致式のレーザセンサである、請求項8に記載のシート厚み計測装置。
- 前記表面検出センサ(7)および前記裏面検出センサ(8)は光軸一致式の光センサである、請求項8に記載のシート厚み計測装置。
- 前記裏面検出センサ(8)は渦電流式センサである、請求項8に記載のシート厚み計測装置。
- 前記裏面検出センサ(8)の、シート(6)が無い状態の前記成形ロール(2)から前記裏面検出センサ(8)の先端部までの検出距離増加分ΔLは、シートの概略厚さをt、屈折率をnとすると、
ΔL=t―t/n
である、請求項6ないし11のいずれか1項に記載のシート厚み計測装置。 - 前記表面検出センサ(7)および前記裏面検出センサ(8)は耐熱手段を有する、請求項1ないし12のいずれか1項に記載のシート厚み計測装置。
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