JP2014151301A - 塗工装置および塗工ギャップ測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイとバックロールまたは長尺フィルムとの間の塗工ギャップを、頻繁な較正を必要とせずに非接触で検出できる塗工装置を提供する。
【解決手段】塗工装置１は、バックロール３のダイ７が対向する位置に、バックロール３の回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、少なくとも当該レーザ光の一方の側縁がバックロール３に遮光されるように、バックロール３の接線方向に投光する投光器１１と、投光器１１が投光したレーザ光を、バックロール３の接線方向反対側において受光し、受光したレーザ光の幅を検出する受光器１２とを備える一対の測定手段８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺フィルムに連続塗工する塗工装置および塗工ギャップ測定方法に関する。

連続搬送される長尺フィルムの裏面を支持するバックロールに対向するダイから塗料を吐出して、バックロール上の長尺フィルムの表面に連続塗工する塗工装置が知られている。そのような塗工装置において、塗膜の厚さの均一性は、ダイとバックロール（または支持されている長尺フィルム）との隙間（塗工ギャップ）に依存するため、一般に、ダイの両側をそれぞれ、送りねじ等で移動可能に支持することにより、隙間の大きさの均一化（ダイとバックロールの平行化）および隙間の大きさの調節を可能としている。

ダイは、通常、製品の切り替えや洗浄のために、着脱可能に支持される。従来の塗工装置では、ダイを取り付けたときに、両端近傍におけるダイとバックロールとの隙間が等しくなるように、オペレータが隙間ゲージで測定しながらマニュアルで初期調整している。このような初期調整の後は、ダイの両側の送りねじの操作量を等しくすることで、ダイとバックロールとの平行が保持される。

塗工前に隙間ゲージを使用して塗工ギャップを測定する場合、オペレータは、汚れを防止するための手袋を着用しなければならず、特に雰囲気装置では分厚いグローブを介しての作業となるため、細かな作業を行うことは容易ではない。また、隙間ゲージがダイに接触するために、細かなスクラッチ傷が入る。

特許文献１には、ダイをバックロールよりも長くし、バックロールの外側に、ダイまでの距離を測定する距離センサを配設して、バックロールとダイとの距離を間接的に測定している。しかしながら、この構成では、距離センサとバックロールとの位置関係がずれると、ダイとバックロールとの隙間を正確に測定することができない。このため、時折、隙間ゲージを使用して距離センサの検出値と実際の隙間の大きさとの関係を確認（較正）する必要がある。特に、ダイの交換作業を行った場合には、距離センサの位置ずれが懸念されるため、隙間ゲージによる較正作業が望まれる。

特許文献２には、引用文献１とは逆に、バックロールをダイよりも長くし、ダイの外側にバックロールとの距離を測定する距離センサを配置する構成が記載されているが、やはり、ダイを交換したときには隙間ゲージによる確認作業が必要である。

また、特許文献３には、塗膜のバックロールの回転軸方向の端面をカメラで撮像し、画像処理によって塗膜の厚みを算出することが記載されている。しかしながら、この方法では、μｍ単位の精度を実現することは困難である。

特開平５−１６９０００号公報 特開２０１２−１０６１９２号公報 特開２００８−２７９７５７号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、ダイとバックロールまたは長尺フィルムとの間の塗工ギャップを、頻繁な較正を必要とせずに非接触で検出できる塗工装置および塗工ギャップ測定方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本願発明による塗工装置は、連続搬送される長尺フィルムの裏面を支持するバックロールと、前記バックロールに対向し、前記長尺フィルムの表面に塗料を吐出するダイと、前記バックロールと前記ダイとの隙間を測定する少なくとも２つの測定手段とを有し、前記測定手段は、前記バックロールの前記ダイが対向する位置に、前記バックロールの回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、少なくとも当該レーザ光の一方の側縁が前記バックロールに遮光されるように、前記バックロールの接線方向に投光する投光器と、前記投光器が投光した前記レーザ光を、前記バックロールの前記接線方向反対側において受光し、受光した前記レーザ光の幅を検出する受光器とを備えるものとする。

この構成によれば、受光器が受光したレーザ光の幅から隙間を算出するので、投光器や受光器の取り付け位置がずれてもダイとバックロールまたは長尺フィルムとの隙間を通過するレーザ光の幅は変わらない。このため、頻繁な較正をしなくても、正確な隙間を非接触で検出できる。また、投光器や受光器の位置が一定量以上ずれたときには、レーザ光がバックロールによって遮光されなくなり、受光器の検出域の端部においてレーザ光が検出されるので、測定手段の位置ずれを検出することも可能である。さらに、レーザ光の幅の計算は、コンピュータ処理が容易であるので、ダイ取り付け時の初期設定（ダイとバックロールとの平行化）を自動化できる。また、本来の目的であるフィルムの表面とダイとの隙間（塗工ギャップ）を直接的に非接触で測定するため、誤差なく測定できる。

また、本発明の塗工装置において、前記測定手段は、前記バックロールの両端近傍に、それぞれ前記バックロールの回転軸方向に移動可能に配設されていてもよい。

この構成によれば、塗工前に塗工すべき位置においてダイとフィルムとの隙間を検出するか、塗工中にも塗工範囲の外側でダイとバックアップローラまたはフィルムとの隙間を検出可能とするかを選択できる。また、ダイの交換時に測定手段を待避させて作業性を確保することもできる。

また、本発明によれば、連続搬送される長尺フィルムの裏面を支持するバックロールまたは該バックロールに支持されている前記長尺フィルムと、前記バックロールに対向し、前記長尺フィルムの表面に塗料を吐出するダイとの間の塗工ギャップを測定する方法は、前記バックロールの前記ダイが対向する位置に、前記バックロールの回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、少なくとも当該レーザ光の一方の側縁が前記バックロールに遮光されるように、前記バックロールの接線方向に投光し、前記投光器が投光した前記レーザ光を、前記バックロールの前記接線方向反対側において、複数の受光素子を配列してなる受光器で受光し、前記レーザ光を受光した素子の数から、前記塗工ギャップを算出する方法とする。

この方法によれば、非接触で正確にダイとフィルムまたはバックアップローラとの隙間を精密に測定できる。

本発明の１つの実施形態の塗工装置の概略側面図である。 図１の塗工装置の部分平面図である。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１および２に、本発明の１つの実施形態の塗工装置１を概略的に示す。塗工装置１は、ベース２に回転可能に支持されたバックロール３と、ベース２に設けたレール４に沿って移動可能なスライダ５上に支持されたフレーム６に着脱可能に取り付けられるダイ７と、バックロール３とダイ７との隙間（塗工ギャップ）をバックロール３の回転軸方向両側において測定する一対の測定手段８とを有する。

バックロール３には、図１に示すように、不図示の機構によって一定の速度で連続搬送される長尺フィルムＦが約半周に亘って巻き付けられている。つまり、バックロール３は、長尺フィルムＦの裏面を支持して折り返す。

ダイ７は、バックロール３に径方向に対向して保持され、バックロール３に支持されている長尺フィルムＦの表面に、その先端を近接させる。ダイ３は、不図示の供給装置から供給される塗料を、両端部を除くほぼ全幅から均等に吐出するようになっている。これにより、ダイ３は、長尺フィルムＦの表面とダイ７との間に一定の塗料溜まり（ビード）を形成し、塗料の表面張力やフィルムの濡れ性等のバランスによって、フィルムＦに均一に塗料を塗布し、厚みが一定の塗膜を形成する。

フレーム６は、両側がそれぞれ、サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ１０によって、レール４に沿ってねじ送りして位置決めされる。フレーム６は、両側のサーボモータ９を同時に回転駆動することにより、バックロール３に接近または離間することができるとともに、サーボモータ９による送り量を異ならせることで、バックロール３の回転軸に対して傾斜することも可能である。つまり、２つのサーボモータ９によって、ダイ７とバックロール３との隙間を厳密に一定に調整できる。

測定手段８は、バックロール３のダイ７が対向する位置に、バックロール３の接線方向上側から、バックロール３の回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、その側端がバックロール３に遮光されるように投光する投光器１１と、バックロール３の接線方向下側において、投光器１１が投光したレーザ光を受光する、例えば複数のＣＣＤを直線上に配列して形成したラインセンサからなる受光器１２とを備える。

投光器１１および受光器１２は、鉛直方向に延伸する支柱１３の上下両端から、バックロール３の回転軸に平行に延伸する支持腕１４の先端にそれぞれ保持されている。支柱１３は、シリンダ１５（電動シリンダ等）によって、バックロール３の回転軸方向に移動可能に支持されている。これにより、投光器１１および受光器１２は、バックロール３の回転軸方向の位置を調節できると共に、ダイ７の清掃や交換を行う際には、ダイ７およびバックロール３の外側まで退避できるようになっている。

また、本塗工装置１は、測定手段８およびサーボモータ９を制御するための制御装置１６を有する。

投光器１１および受光器１２は、バックロール３の外側に退避した状態で、投光器１１が投光したレーザ光が受光器１２のセンサによって一定以上の幅に亘って受光されるように調節される。投光器１１および受光器１２をバックロール３の上下に突出させると、レーザ光の一部がバックロール３によって遮光されるので、受光器１２が受光するレーザ光の幅が減少する。また、投光器１１および受光器１２をバックロール３の突出したときに、受光器１２が受光するレーザ光の幅が減少しなければ、測定手段８の調整が必要であることを示すものとして、オペレータに警報表示することが望ましい。

そして、ダイ７をバックロール３に接近させると、レーザ光のバックロール３とは反対側が遮光されるようになる。受光器１２が受光しているレーザ光の幅は、ダイ７とバックロール３との隙間に等しい。例えば、レーザ光を受光しているＣＣＤ素子の数にＣＣＤ素子のピッチを乗じることで、受光器１２が受光しているレーザ光の幅、つまり、塗工ギャップを、ダイ７およびバックアップローラ３に触れることなく算出できる。

測定手段８は、バックロール３が長尺フィルムＦを支持している状態で、投光器１１および受光器１２を、長尺フィルムＦの上下に配置してもよい。これにより、本来の目的である長尺フィルムＦとダイ７との隙間を非接触で測定できる。また、ダイ７の塗料を吐出しない端部と長尺フィルムＦまたはバックロール３との隙間を測定するようにすれば、塗工中にも、塗工ギャップを測定できる。

このように、本塗工装置１は、塗工ギャップの初期設定に、ダイ７およびバックロール３または長尺フィルムＦに触れる必要がないので、ダイ７およびバックロール３に汚れを付着させることもない。また、そのような初期設定は、制御装置１６によって、自動で行うことができ、ヒューマンエラーも防止できる。

尚、本塗工装置１において、ダイ７とバックロール３との隙間を均一にできることが重要である。なぜなら、所望の塗膜を実現できる塗工ギャップの値は、フィルムや塗料の状態および温度や湿度などの環境によって変化するため、実際に塗工しながら、塗工ギャップを微調整することが要求されるからである。つまり、最初に、ダイ７とバックロール３との隙間をその両端において等しく設定し、以降の操作では、両側のサーボモータ８の送り量により、適正な塗工ギャップを確保することで、塗膜の厚みの幅方向のばらつきを防止する。

塗工幅が大きい場合等には、バックロール３とダイ７との間の塗工ギャップを、例えば中央部において測定するさらなる測定手段８を設けてもよい。その場合、ダイ７の中央部をバックロール３に向かって突出または後退するように変形させるねじ送り機構等を設けることで、ダイを変形させて調節できるようにすれば、塗工ギャップの均一性をさらに向上させられる。

１…塗工装置
２…ベース
３…バックロール
４…レール
５…スライダ
６…フレーム
７…ダイ
８…測定手段
９…サーボモータ
１０…ボールねじ
１１…投光器
１２…受光器
１３…支柱
１４…支持腕
１５…シリンダ
１６…制御装置
Ｆ…長尺フィルム

前記課題を解決するために、本願発明による塗工装置は、連続搬送される長尺フィルムの裏面を支持するバックロールと、前記バックロールに対向し、前記長尺フィルムの表面に塗料を吐出するダイと、前記バックロールと前記ダイとの隙間を測定する少なくとも２つの測定手段とを有し、前記測定手段は、前記バックロールの前記ダイが対向する位置に、前記バックロールの回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、少なくとも当該レーザ光の一方の側縁が前記バックロールに遮光されるように、前記バックロールの接線方向に投光する投光器と、前記投光器が投光した前記レーザ光を、前記バックロールの前記接線方向反対側において受光し、受光した前記レーザ光の幅を検出する受光器とを備え、前記測定手段は、前記バックロールの両端近傍に、それぞれ前記バックロールの回転軸方向に移動可能に配設されているものとする。

また、測定手段をバックアップロールの両端近傍に、バックロールの回転軸方向に移動可能に配設したので、塗工前に塗工すべき位置においてダイとフィルムとの隙間を検出するか、塗工中にも塗工範囲の外側でダイとバックアップローラまたはフィルムとの隙間を検出可能とするかを選択できる。また、ダイの交換時に測定手段を待避させて作業性を確保することもできる。

また、本発明によれば、連続搬送される長尺フィルムの裏面を支持するバックロールまたは該バックロールに支持されている前記長尺フィルムと、前記バックロールに対向し、前記長尺フィルムの表面に塗料を吐出するダイとの間の塗工ギャップを測定する方法は、前記バックロールの両端近傍に、それぞれ前記バックロールの回転軸方向に移動可能に配設された測定手段の投光器から、前記バックロールの前記ダイが対向する位置に、前記バックロールの回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、少なくとも当該レーザ光の一方の側縁が前記バックロールに遮光されるように、前記バックロールの接線方向に投光し、前記レーザ光を、前記バックロールの前記接線方向反対側において、前記測定手段に設けられた複数の受光素子を配列してなる受光器で受光し、前記レーザ光を受光した素子の数から、前記塗工ギャップを算出する方法とする。

Claims (3)

1. 連続搬送される長尺フィルムの裏面を支持するバックロールと、
   前記バックロールに対向し、前記長尺フィルムの表面に塗料を吐出するダイと、
   前記バックロールと前記ダイとの隙間を測定する少なくとも２つの測定手段とを有し、
   前記測定手段は、前記バックロールの前記ダイが対向する位置に、前記バックロールの回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、少なくとも当該レーザ光の一方の側縁が前記バックロールに遮光されるように、前記バックロールの接線方向に投光する投光器と、
   前記投光器が投光した前記レーザ光を、前記バックロールの前記接線方向反対側において受光し、受光した前記レーザ光の幅を検出する受光器とを備えることを特徴とする塗工装置。
2. 前記測定手段は、前記バックロールの両端近傍に、それぞれ前記バックロールの回転軸方向に移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の塗工装置。
3. 連続搬送される長尺フィルムの裏面を支持するバックロールまたは該バックロールに支持されている前記長尺フィルムと、前記バックロールに対向し、前記長尺フィルムの表面に塗料を吐出するダイとの間の塗工ギャップを測定する方法であって、
   前記バックロールの前記ダイが対向する位置に、前記バックロールの回転軸に直角な平面内に延伸する帯状のレーザ光を、少なくとも当該レーザ光の一方の側縁が前記バックロールに遮光されるように、前記バックロールの接線方向に投光し、
   前記レーザ光を、前記バックロールの前記接線方向反対側において、複数の受光素子を配列してなる受光器で受光し、
   前記レーザ光を受光した素子の数から、前記塗工ギャップを算出することを特徴とする方法。

Images