JP2015011006A - Method and apparatus for measuring gap, and die coating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、帯状基材や板状材料へ液状の塗工液を塗布するダイコート装置において、塗工液を吐出するダイの先端部(以下、リップ)とバックアップロール間の間隔の最短距離(以下、ギャップ)の測定方法と測定装置、さらには測定装置を備えたダイコート装置に関する。 The present invention relates to a die coating apparatus for applying a liquid coating liquid to a belt-like substrate or a plate-like material, and a minimum distance (hereinafter referred to as a distance between a tip end portion (hereinafter referred to as a lip) of a die for discharging the coating liquid and a backup roll. , Gap) measuring method and measuring apparatus, and further relates to a die coating apparatus equipped with the measuring apparatus.
ダイコート法は樹脂や金属からなる帯状基材や板状材料の表面に液状の塗工液を塗布する方法であって、
塗工液をダイと呼ばれる構造体に供給すると、前記ダイの内部に設けた流路を経て、塗布する材料の幅に対応して設けられたスリット状のリップから基材に向けて吐出することで塗工が行われる。
The die coating method is a method of applying a liquid coating solution to the surface of a strip-like base material or plate-like material made of resin or metal,
When the coating liquid is supplied to a structure called a die, it is discharged from a slit-like lip provided corresponding to the width of the material to be applied toward the substrate through a flow path provided inside the die. The coating is done at
図1はバックアップロールに接する帯状基材にダイのリップより塗工液を塗布するダイコート装置の概要を示す側面図である。 FIG. 1 is a side view showing an outline of a die coating apparatus for applying a coating liquid from a lip of a die onto a belt-like substrate in contact with a backup roll.
ダイコート装置1は、ダイ2にスリット状に設けられたリップ3から塗工材(図示しない)をバックアップロール4に吐出する。そして、バックアップロール4に接する様に、樹脂フィルム、鋼板等の帯状基材5を搬送するので、帯状基材5とリップ3は同じ間隔(ギャップ6)を保って搬送され、塗工される。そして、ダイ2は移動可能な架台7に設置されているので、架台の移動によりギャップ6を変えることができる。
The die
前記ダイコート装置を使った塗工において、ギャップは塗工厚みや厚みの分布を決める重要な因子となっていて、ギャップ6の最短距離であるギャップ量は、おおよそ100マイクロメートル前後である。 In the coating using the die coating apparatus, the gap is an important factor for determining the coating thickness and thickness distribution, and the gap amount, which is the shortest distance of the gap 6, is approximately 100 micrometers.
一方で、ダイの取り外し、取り付け、ダイの角度調整、リップの洗浄や、リップの開口寸法の調整、バックアップロールの表面状態の点検、バックアップロールの交換と言った保守作業時には、ダイとバックアップロールの間に作業エリアが取れる様に数十センチメートル以上離した状態で作業を行い、終了後はダイとバックアップロールを接近させて、塗工可能な状態にしている。 On the other hand, during maintenance work such as die removal, installation, die angle adjustment, lip cleaning, lip opening dimension adjustment, backup roll surface condition inspection, and backup roll replacement, the die and backup roll The work is carried out with a distance of several tens of centimeters or more so that a work area can be taken in between, and after completion, the die and the backup roll are brought close to each other so that coating can be performed.
保守の状態から塗工可能な状態に戻す際には、ギャップが規定の値になっているかを確かめる必要があり、従来は、塗工時のダイとバックアップロールの間隔調整はダイを適宜移動した後、テーパーゲージやシックネスゲージを使ってギャップを測長することを繰り返していた。 When returning from the maintenance state to the state where coating is possible, it is necessary to check whether the gap is the specified value. Conventionally, the distance between the die and the backup roll during coating was adjusted appropriately. Later, he repeatedly measured the gap using a taper gauge and a thickness gauge.
しかしながら、テーパーゲージやシックネスゲージによる計測は金属製の場合、ダイヘッドやバックアップロールが傷つくという問題点があり、樹脂製のゲージを用いたとしても、強く挟んでしまうと変形してしまうという問題点があった。 However, when measuring with a taper gauge or a thickness gauge, there is a problem that the die head or the backup roll is damaged when it is made of metal, and even if a resin gauge is used, it will be deformed if pinched strongly. there were.
そこで、非接触式のギャップ測定方法が提案されている(特許文献1)。 即ち、ダイの後部にレーザ変位計を設置して、ダイの後端部までの距離と、水平方向に移動してバックアップロールまでの距離を測定しその距離の差からギャップを求めるという方法である。 Therefore, a non-contact type gap measuring method has been proposed (Patent Document 1). That is, a laser displacement meter is installed at the rear of the die, and the distance to the rear end of the die and the distance to the backup roll by moving in the horizontal direction are measured, and the gap is obtained from the difference between the distances. .
しかしながら、従来のレーザ変位計を用いる方法は、ダイに器材を直接取り付ける必要があるため、複数のダイヘッドを使う場合、ダイヘッドごとにレーザ変位計を取り付ける必要があった。 However, in the conventional method using a laser displacement meter, it is necessary to attach the equipment directly to the die. Therefore, when using a plurality of die heads, it is necessary to attach a laser displacement meter to each die head.
このダイヘッドにレーザ変位計を取り付けると、ダイヘッド交換の際にレーザ変位計の部分が突出しているので、取り外した際、突出部が外部との接触によりレーザ変位計の位置が変わってしまい、元の位置に戻す調整作業を必要としていた。 When the laser displacement meter is attached to this die head, the laser displacement meter part protrudes when the die head is replaced, so when it is removed, the position of the laser displacement meter changes due to contact of the protrusion with the outside, and the original Adjustment work to return to position was required.
また、リップの吐出方向を上向き、下向きとする場合、ギャップとダイの水平方向の移動距離の関係が直線関係となっていないので、前記したようなゲージを使った方法でギャップを直接測定、確認をしていた。 Also, when the lip discharge direction is upward or downward, the relationship between the gap and the horizontal movement distance of the die is not a linear relationship, so the gap is directly measured and confirmed using the method described above. I was doing.
本発明はこの様な課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、ダイの本体に器材を設けること無く、ギャップを測定する方法および装置と、その測定装置と、ダイのリップとバックアップロールの距離を調整する駆動手段を組み込み、ギャップ量を自動調整するダイコート装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such problems, and the present invention relates to a method and apparatus for measuring a gap without providing equipment on the die body, the measuring apparatus, a die lip, and a backup roll. It is an object of the present invention to provide a die coating apparatus that incorporates a driving means for adjusting the distance of the gap and automatically adjusts the gap amount.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、バックアップロール(半径r)に接する帯状基材にダイのリップより塗工液を塗布するダイコート装置のギャップの測定方法において、
1)前記ダイのリップとバックアップロールの回転軸から形成される面の上部、若しくは、下部の基準点から、前記リップまでの距離(L1)及び角度(θ1)を計測し、
2)前記基準点から、バックアップロールまでの最短距離(L2)及び角度(θ2)を計測し、
数式1に基づいて
1) Measure the distance (L1) and angle (θ1) from the upper or lower reference point of the surface formed from the lip of the die and the rotation axis of the backup roll to the lip,
2) Measure the shortest distance (L2) and angle (θ2) from the reference point to the backup roll,
Based on
また、請求項2の発明は、ダイコート装置に設置する計測ユニットと制御装置で構成されるギャップの測定装置であって、前記計測ユニットがダイのリップとバックアップロールの回転軸から形成される面の上部、若しくは、下部の基準点と測長原点が一致する様に設置されている測長器と前記測長器の向きを垂直方向に角度を変える回転機構により、
1)リップまでの距離(L1)及び、その時の回転角度(θ1)を計測し、
2)バックアップロールまでの最短距離(L2)及び、その時の回転角度(θ2)を計測し、
前記制御装置が、前記計測ユニットの制御を行うとともに、計測ユニットから出力された、距離(L1)及び(L2)、角度(θ1)および(θ2)から、下記数式2に基づいて、ギャップ(G1)を算出するギャップ算出部を少なくとも備えることを特徴とするギャップの測定装置である。
1) Measure the distance to the lip (L1) and the rotation angle (θ1) at that time,
2) Measure the shortest distance (L2) to the backup roll and the rotation angle (θ2) at that time,
The control device controls the measurement unit, and from the distances (L1) and (L2) and the angles (θ1) and (θ2) output from the measurement unit, the gap (G1 The gap measuring device includes at least a gap calculating unit that calculates ().
また、請求項3の発明は、請求項2記載のギャップの測長装置を備え、測長器が回転する面が、ダイのリップとバックアップロールの回転軸から形成される面と直交する様に測長ユニットが設置されていることを特徴とするダイコート装置である。
Further, the invention of
また、請求項4の発明は、更に、ダイのリップとバックアップロールの距離を調整する駆動手段を設けたことを特徴とする請求項3に記載のダイコート装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the die coating apparatus according to the third aspect, further comprising a driving means for adjusting a distance between the die lip and the backup roll.
本発明のギャップ測定方法によれば、従来ダイとバックアップロールまでの距離を計測することで、ゲージを使って直接測定することなくギャップ量が得られ、そして、本発明のギャップ測定装置によれば、ダイに直接器材を取り付けることないので複数のダイに対し、取り外し、取り付け作業をすることなく1台の計測ユニットでギャップの算出が可能であって、さらに、本発明のダイコート装置によれば、算出したギャップ量からダイのリップとバックアップロールの距離を調整する駆動手段を制御してギャップ量を自動調整するので、塗工中であっても規定のギャップ量とすることができる様になる。 According to the gap measuring method of the present invention, by measuring the distance between the conventional die and the backup roll, the gap amount can be obtained without directly measuring using a gauge, and according to the gap measuring device of the present invention. In addition, since the equipment is not directly attached to the die, it is possible to calculate the gap with one measuring unit without removing and attaching to a plurality of dies, and further, according to the die coating apparatus of the present invention, Since the gap amount is automatically adjusted by controlling the driving means for adjusting the distance between the lip of the die and the backup roll from the calculated gap amount, the specified gap amount can be set even during coating.
以下、図面を参照して本発明に関わるダイコート装置とギャップ測定方法および測定装置を実施するための形態について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a die coating apparatus, a gap measuring method, and a measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は本発明のダイコート装置の概要を示す側面図である。 FIG. 2 is a side view showing an outline of the die coating apparatus of the present invention.
本発明のダイコート装置は、塗工液を吐出するリップ3を備えたダイ2、帯状基材5を搬送するバックアップロール4、ダイ2が設置されている架台7、その架台7を水平方向に移動する駆動手段8、さらに架台7に設置した計測ユニット10、そして計測ユニット10および駆動手段8を制御する制御装置20で構成される。
The die coating apparatus of the present invention includes a
上記のダイ2は、スリットの長さが680mm、スリットの幅が30μmのものであり、
バックアップロール4は直径300mmのメタルロールで、位置が変わらない様に固定したものである。バックアップロール4に関しては、水平方向に移動する機構を設けてもよい。
The die 2 has a slit length of 680 mm and a slit width of 30 μm,
The
次に、架台7にはダイ2を吐出方向が水平から上向き20゜の角度となる様に設置した。駆動手段8は、数値制御可能な一軸ステージからなり、制御装置20からの制御信号により架台7を水平に駆動する。
Next, the
次に制御装置20は通信機能を備えたFA用コンピュータであって、有線の伝送路を経由して計測ユニット10と駆動手段8を制御するものである。この伝送路は無線方式の通信手段を使うことも可能である。
Next, the
図3は本発明の計測ユニットの構成を示す平面図である。 FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the measurement unit of the present invention.
計測ユニット10は、レーザ変位計である測長器11と数値制御が可能なシーターステージである回転機構12を備え、回転テーブル12aが回転するので、前記測長器の光軸11aを垂直方向で、かつ、角度θaに振ることが可能で、測長器の測長原点11bは回転機構12の回転テーブル12aの回転中心(図示しない)と一致させて設置したものである。
The
本実施例で使用したレーザ変位計は、バックアップロール4との最短距離の測定を容易にするため、レーザの直接反射光で測長するタイプのものを用いた。
The laser displacement meter used in this example was of the type that measures the length with the direct reflected light of the laser in order to facilitate the measurement of the shortest distance from the
図4は、本発明の計測装置と駆動機構間の情報の流れを示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing the flow of information between the measuring device of the present invention and the drive mechanism.
制御装置20は、計測制御部21とギャップ算出部22と駆動制御部23をFAコンピュータで実行可能なソフトウェアとして備え、計測制御部21では計測ユニット10の測長機11と回転機構12に対して測定指示の送信と計測値の受信を行い、ギャップ算出部22では計測制御部21で得た計測値からギャップG1を算出し、駆動制御部23では、上記で算出したギャップG1から駆動手段8に架台7の移動量を送信し、動作状態の受信を行う機能を備えるものである。
The
また、制御装置20は、FAコンピュータが備える図示しないキーボード等の入力手段、および記憶装置により、入力された数値を格納することが可能である。
Further, the
図5は本発明の計測ユニットの取り付け位置を示した側面図(a)と上面図(b)である。 FIG. 5 is a side view (a) and a top view (b) showing the mounting position of the measurement unit of the present invention.
計測ユニット10は、リップ3とバックアップロールの回転軸Cから形成される面Sの下部の基準点(図示しない)に、前記測長器の測長原点11bとなる様に位置調整し、設置した。この位置であれば、ギャップの調整時にダイ2やバックアップロール4に干渉することがない。さらには、上記基準点は、リップ3とバックアップロールの回転軸Cから形成される面Sの上部であってもよい。
The measuring
そして、測長器の光軸11aが、バックアップロールの回転軸と直交する様に、計測ユニット10の向きを調整して設置した。
And the direction of the
図6は本発明の計測ユニットの測定箇所と算出するギャップを示す側面図である。 FIG. 6 is a side view showing the measurement location of the measurement unit of the present invention and the gap to be calculated.
以下、ギャップG1を算出するために計測する部分と計測方法について説明する。 Hereinafter, the measurement part and the measurement method for calculating the gap G1 will be described.
図6に示されているリップ3、バックアップロールの回転軸C、測長器の測長原点11bの3点の成す三角形のうち、算出しようとするギャップG1は、リップ3とバックアップロールの回転軸Cを結ぶ線分にあり、この線分は、ギャップとバックアップロールの半径rの和である。この線分の長さを求めるには、他2辺の長さとその2辺の成す角度が必要である。
Of the triangle formed by the three points of the
つまり、図6の中のL1、L2、θ1、θ2を計測で得ることで、ギャップG1を含む線分の距離が求められ、G1は数式1から算出可能となる。
That is, by obtaining L1, L2, θ1, and θ2 in FIG. 6 by measurement, the distance of the line segment including the gap G1 can be obtained, and G1 can be calculated from
ここで、ギャップG1は、1)リップまでの距離L1及び、その時の回転角度θ1、2)バックアップロールまでの最短距離L2及び、その時の回転角度θ2を測定し、その結果を数式1に適用して算出することができる。 Here, the gap G1 is measured by 1) the distance L1 to the lip and the rotation angle θ2 at that time, 1) the shortest distance L2 to the backup roll, and the rotation angle θ2 at that time. Can be calculated.
次に、ギャップ算出のための計測とギャップ調整の手順について説明する。 Next, measurement and gap adjustment procedures for gap calculation will be described.
本実施例では、距離L1と回転角度θ1の計測は、計測ユニット10の取り付け後の1回のみ行った。これは、架台7を移動しても、計測ユニット10とリップ3の位置関係が変わらないためである。
In the present example, the distance L1 and the rotation angle θ1 were measured only once after the
また、距離L2と回転角度θ2は、架台7を移動するたびに測定することを繰り返し、ギャップG1が規定の値になるまで行った。
The distance L2 and the rotation angle θ2 were repeatedly measured every time the
まず、距離L1の計測について説明する。リップ3に測長器11のレーザ光が戻り距離の計測ができる形状の、図示しない治具を取り付け、回転テーブル12aの回転角度を連続的に変えながら、測長器11のレーザのスポットがリップ部に当たっていることを目視で確認し、その時の回転テーブル12aの回転角度をθ1として得た。
First, measurement of the distance L1 will be described. A jig (not shown) having a shape capable of returning the laser beam of the
本実施例では、計測に治具を使用したが、塗工に問題が無ければ、リップ3の形状を測長器11で測定可能な形状に加工する方法を用いてもよい。
In this embodiment, a jig is used for measurement. However, if there is no problem in coating, a method of processing the shape of the
さらには、L1の測定は、計測ユニット10を設置後、距離L1と角度θ1はダイ2とバックアップロール4が離れている状態においても実施することができるので、距離L1の測定は測長器11を使わずに汎用のスケール等を使って計測することも可能である。
Furthermore, since the measurement of L1 can be carried out even when the
こうして得られた距離L1とθ2は、制御装置20の図示しない記憶部に格納した。
The distances L1 and θ2 thus obtained were stored in a storage unit (not shown) of the
図7は本発明のギャップ長の算出と調整の一連の手順を示したフロー図である。 FIG. 7 is a flowchart showing a series of procedures for calculating and adjusting the gap length according to the present invention.
ステップ1:開始
制御装置20にギャップ測定開始指示を入力により、次のステップに進む。
Step 1: When a gap measurement start instruction is input to the
ステップ2: 初期設定
制御装置20の図示しない記憶部に格納しておいたバックアップロール4の半径rと、測長器11からリップ3までの距離L1と、回転角度θ1をギャップ算出部22に読み込み、さらに、回転機構12に関する初期角度と、ステップ角度と、上限角度と、リトライ上限回数を計測制御部21に、そして、目標ギャップ範囲と架台7に関するステップ送り距離とを駆動制御部23にそれぞれ読み込み、回転テーブル12aの回転角度を上記初期角度と設定した後、次のステップに進む。
Step 2: Read the radius r of the
ステップ3:回転機構の回転動作
バックアップロール4までの最短距離L2を測長するため計測制御部21から回転機構12に回転テーブル12aの回転角度情報を送信し、回転機構12から正常に完了したことを示す情報を受信したら、次のステップに進む。
Step 3: Rotation operation of the rotation mechanism In order to measure the shortest distance L2 to the
ステップ4:L2の測長動作
測長器11がバックアップロール4を測長する様に計測制御部21から測長器11に測長の指示を送り、次のステップに進む。
Step 4: Length measuring operation of L2 The length measuring instruction is sent from the
ステップ5:L2測長結果の確認
測長器11が測長を行うと、測定で得られた数値またはエラー情報を計測制御部21に送信するので、得られた情報が数値の場合は数値をバックアップロール4表面までの最短距離L2として、さらに、その時の回転テーブル12aの回転角度情報をθ2として制御手段20内の図示しない記憶部に数値を格納して、ステップ6に進む。
Step 5: Confirmation of the L2 length measurement result When the
また、測長器11からの送信内容がエラー情報であった場合は、ステップ5のリトライ回数を1上げ、回転テーブル12aの回転角度情報にステップ角度を加え、リトライ上限回数以上の繰り返しになった場合または、回転角度情報が上限角度を超えている場合は、ステップ8(終了)に進める。そして、これらに該当しない場合はステップ3に進む。
If the transmission content from the
ステップ6: ギャップG1の算出
ステップ5でL2とθ2が得られたので、ギャップ算出手段22にて図示しない記憶部に格納された情報を用いて、数式1に基づきギャップG1を算出する。算出したギャップが規定値と等しいか小さい値であった場合は、ステップ8(終了)に進む。
Step 6: Since L2 and θ2 are obtained in the
ステップ7: 制御信号の出力
ステップ6で算出したギャップG1を駆動制御部230で目標ギャップ範囲と比較し、範囲外であれば、予め決めておいた架台7のステップ送り距離を制御信号として、駆動手段8に送信し、駆動手段8から動作完了の信号を受け取った後、ステップ3に進む。
Step 7: Output of control signal The gap G1 calculated in step 6 is compared with the target gap range by the drive control unit 230. If the gap is out of the range, the predetermined step feed distance of the
ステップ8: 終了
測定作業を終了する。
Step 8: End measurement work is finished.
この様にして、ギャップを測定し、目標値との差異を制御信号として、駆動手段8によりダイとバックアップロールの距離を調整することで、ダイコート装置のギャップG1を規定の値とすることができた。さらには、ダイ2やバックアップロール4に触れることなく計測してギャップ量を算出することができるので、ダイコート装置が、塗工中であってもギャップ量を測定し、制御することができた。
In this way, the gap G1 of the die coater can be set to a specified value by measuring the gap and adjusting the distance between the die and the backup roll by the driving means 8 using the difference from the target value as a control signal. It was. Furthermore, since the gap amount can be calculated by measuring without touching the
本発明は、ダイコート装置を使って樹脂フィルムや金属箔、およびその複合体からなる帯状基材または、板状基材に液状材料を塗布加工する産業分野にて利用が可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an industrial field in which a liquid material is applied and processed on a belt-like substrate or a plate-like substrate made of a resin film, a metal foil, and a composite thereof using a die coater.
1 ダイコート装置
2 ダイ
3 リップ
4 バックアップロール
5 帯状基材
6 ギャップ部
7 架台
8 駆動手段
10 計測ユニット
11 測長器
11a 測長器の光軸
11b 測長器の測長原点
12 回転機構
12a 回転テーブル
20 制御装置
21 計測制御部
22 ギャップ算出部
23 駆動制御部
L1 回転テーブルの中心からリップまでの距離
L2 回転テーブルの中心からバックアップロール表面までの最短距離
θ1 測長器をリップに向けた時の回転テーブルの回転角度
θ2 測長器をバックアップロールに向けて距離を測長した時の回転テーブルの回転角度
θ θ2とθ1の差分
r バックアップロールの半径
C バックアップロールの回転軸
G1 ギャップ
S リップとバックアップロールの回転軸から形成される面
θa 回転テーブルの回転角度
DESCRIPTION OF
10
12
20
L1 Distance from the center of the rotary table to the lip L2 Shortest distance from the center of the rotary table to the surface of the backup roll θ1 Rotation angle of the rotary table when the length measuring device is directed to the lip θ2 Distance from the length measuring device to the backup roll Rotational angle θ of rotary table when measuring length r Difference between
Claims (4)
1)前記ダイのリップとバックアップロールの回転軸から形成される面の上部、若しくは、下部の基準点から、前記リップまでの距離(L1)及び角度(θ1)を計測し、
2)前記基準点から、バックアップロールまでの最短距離(L2)及び角度(θ2)を計測し、
数式1に基づいて
1) Measure the distance (L1) and angle (θ1) from the upper or lower reference point of the surface formed from the lip of the die and the rotation axis of the backup roll to the lip,
2) Measure the shortest distance (L2) and angle (θ2) from the reference point to the backup roll,
Based on Equation 1
前記計測ユニットがダイのリップとバックアップロールの回転軸から形成される面の上部、若しくは、下部の基準点と測長原点が一致する様に設置されている測長器と前記測長器の向きを垂直方向に角度を変える回転機構により、
1)リップまでの距離(L1)及び、その時の回転角度(θ1)を計測し、
2)バックアップロールまでの最短距離(L2)及び、その時の回転角度(θ2)を計測し、
前記制御装置が、前記計測ユニットの制御を行うとともに、計測ユニットから出力された、距離(L1)及び(L2)、角度(θ1)および(θ2)から、下記数式2に基づいて、ギャップ(G1)を算出するギャップ算出部を少なくとも備えることを特徴とするギャップの測定装置。
The measuring unit is installed so that the reference point of the upper part of the surface formed from the lip of the die and the rotation axis of the backup roll or the lower part coincides with the measuring origin, and the direction of the measuring instrument With a rotation mechanism that changes the angle in the vertical direction,
1) Measure the distance to the lip (L1) and the rotation angle (θ1) at that time,
2) Measure the shortest distance (L2) to the backup roll and the rotation angle (θ2) at that time,
The control device controls the measurement unit, and from the distances (L1) and (L2) and the angles (θ1) and (θ2) output from the measurement unit, the gap (G1 The gap measuring device is characterized by comprising at least a gap calculating section for calculating (1).
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