JP2023035220A - Sheet-like object defect detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート状物の欠陥検出装置に関し、詳しくは、超音波を用いてシート状物の欠陥を検出する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sheet defect detection apparatus, and more particularly to a technique for detecting defects in a sheet using ultrasonic waves.
シート状物の欠陥検出に、超音波を利用することが知られている。例えば図8は、超音波継目検出器のブロック図である。図8に示すように、ウェブ(帯状シート)4の搬送経路を挟んで、超音波発信器3と、超音波受信器5とを配置し、超音波受信器5から出力される受信信号Cのレベルに基づいて、テープ等によって接続されて通常部分よりも厚くなっているウェブ4の継目を検出する(例えば、特許文献1参照)。
It is known to use ultrasonic waves to detect defects in sheet materials. For example, FIG. 8 is a block diagram of an ultrasonic seam detector. As shown in FIG. 8, an ultrasonic transmitter 3 and an
連続したシート状物を搬送しつつ、カメラでシート状物を撮影し、その画像からシート状物の穴の有無を検出することは一般的に行われている。ここで、シート状物が積層体であり、その積層体の中間層に開いた穴を検出することは、カメラでは困難である。また、シート状物が透明なフィルムであっても、穴の検出は、困難である。 2. Description of the Related Art It is common practice to photograph a sheet with a camera while conveying a continuous sheet, and detect the presence or absence of holes in the sheet from the image. Here, the sheet-like object is a laminate, and it is difficult for a camera to detect holes in the intermediate layer of the laminate. Moreover, even if the sheet-like object is a transparent film, it is difficult to detect holes.
そこで、シート状物を挟むように、超音波を発信する発信器と、シート状物を透過した超音波を受信する受信器とを配置し、受信器により受信した超音波の音量を検出して、検出対象層の穴の有無を判断することが考えられる。 Therefore, a transmitter that transmits ultrasonic waves and a receiver that receives ultrasonic waves that have passed through the sheet are arranged so as to sandwich the sheet, and the volume of the ultrasonic waves received by the receiver is detected. , to determine the presence or absence of a hole in the layer to be detected.
しかしながら、検出対象の層が薄いフィルムのようなものであった場合、透過する超音波の音量が大きくなり、穴の有無による音量差の判別が困難な場合がある。 However, when the layer to be detected is like a thin film, the volume of transmitted ultrasonic waves increases, and it may be difficult to determine the difference in volume due to the presence or absence of holes.
かかる実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、カメラでは穴の有無が判別しにくく、また、薄いフィルムのようなシート状物であっても、穴の有無を検出できるシート状物の欠陥検出装置を提供することである。 In view of such circumstances, the problem to be solved by the present invention is to provide a sheet-shaped object that is difficult to determine the presence or absence of a hole with a camera and that can detect the presence or absence of a hole even in a sheet-shaped object such as a thin film. An object of the present invention is to provide a defect detection device.
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したシート状物の欠陥検出装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a sheet defect detection apparatus configured as follows.
シート状物の欠陥検出装置は、(a)シート状物が検査領域に配置されるようにするシート状物配置機構と、(b)前記検査領域を挟んで一方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の一方主面に対向するように配置された超音波発信器と、(c)前記検査領域を挟んで他方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の他方主面に対向するように配置された超音波受信器と、(d)前記超音波受信器により受信された超音波の音量を基準値と比較し、前記音量が前記基準値以上のときに、前記シート状物の前記検査領域に配置されている部分に欠陥があると判定する判別装置と、(e)前記超音波発信器と前記検査領域との間と、前記検査領域と前記超音波受信器との間とのうち、少なくとも一方に配置された、前記超音波の音量を減衰させる減衰層と、(f)前記シート状物と前記検査領域とが相対移動するように、前記検査領域に配置されている前記シート状物と、前記超音波発信器、前記超音波受信器、及び前記減衰層とのうち、いずれか一方又は両方を移動させる駆動装置と、を備える。 The sheet defect detection apparatus includes (a) a sheet placement mechanism for placing a sheet in an inspection area, and (b) a sheet placement mechanism arranged on one side of the inspection area in the inspection area. (c) the other side of the sheet placed in the inspection area on the other side across the inspection area; (d) comparing the volume of the ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver with a reference value, and when the volume is equal to or greater than the reference value, (e) between the ultrasonic transmitter and the inspection area, and between the inspection area and the ultrasonic wave reception. and (f) an attenuation layer for attenuating the sound volume of the ultrasonic waves disposed at least one of a space between the device and the inspection area, and (f) relative movement between the sheet-like object and the inspection area. and a driving device for moving one or both of the arranged sheet-like object and the ultrasonic transmitter, the ultrasonic receiver, and the attenuation layer.
上記構成によれば、超音波を受信して超音波受信器が出力する出力信号に、シート状物の穴の有無に応じて判別可能なレベル差が生じるように、超音波発信器から発信される超音波を、減衰層によって適切に減衰させる。これにより、超音波を透過しやすいシート状物であっても、穴の有無を検出できる。シート状物を透過する超音波の音量に基づいて欠陥を検出するので、カメラでは穴の有無が判別しにくいシート状物であっても、穴の有無を検出できる。 According to the above configuration, the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitter so that the output signal output by the ultrasonic receiver after receiving the ultrasonic wave has a discriminable level difference according to the presence or absence of holes in the sheet-like material. Attenuate the ultrasonic waves appropriately by the attenuation layer. This makes it possible to detect the presence or absence of a hole even in a sheet-like material that easily transmits ultrasonic waves. Since defects are detected based on the sound volume of ultrasonic waves that pass through the sheet-like material, it is possible to detect the presence or absence of holes even in a sheet-like material in which it is difficult to determine the presence or absence of holes with a camera.
好ましくは、前記駆動装置は、前記検査領域に配置されている前記シート状物を移動させる。 Preferably, the driving device moves the sheet-like object arranged in the inspection area.
この場合、シート状物を連続的に検査することが容易である。 In this case, it is easy to inspect the sheets continuously.
好ましくは、前記減衰層が樹脂フィルムである。 Preferably, the damping layer is a resin film.
この場合、超音波の音量を適切に減衰させることが容易である。 In this case, it is easy to appropriately attenuate the volume of the ultrasonic waves.
好ましくは、前記シート状物は、第1及び第2の不織布層の間に被検出層が挟まれてなる。前記判別装置は、前記被検出層の前記欠陥を判別する。 Preferably, the sheet-like material is formed by sandwiching a layer to be detected between first and second nonwoven fabric layers. The discriminating device discriminates the defect of the layer to be detected.
この場合、画像により欠陥を検出することが困難である被検出層について、欠陥を検出することができる。 In this case, it is possible to detect defects in the layer to be detected, which is difficult to detect from an image.
好ましくは、前記シート状物と前記検査領域とが相対移動する方向と交差し、かつ前記検査領域と平行な方向に並ぶように、複数組の前記超音波受信器及び前記超音波発信器が配置されている。 Preferably, a plurality of sets of the ultrasonic receivers and the ultrasonic transmitters are arranged so as to intersect a direction in which the sheet-shaped object and the inspection area move relative to each other and to be aligned in a direction parallel to the inspection area. It is
この場合、シート状物の幅方向に、欠陥検出精度を略均一にすることができる。 In this case, the defect detection accuracy can be made substantially uniform in the width direction of the sheet.
本発明によれば、減衰層を設けることにより、カメラでは穴の有無が判別しにくく、また、薄いフィルムのようなシート状物であっても、穴の有無を検出できる。 According to the present invention, by providing the attenuation layer, it is difficult for a camera to determine the presence or absence of a hole, and even in a sheet-like object such as a thin film, the presence or absence of a hole can be detected.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施例1> 実施例1のシート状物の欠陥検出装置16(以下、欠陥検出装置16という。)について、図1~図7を参照しながら説明する。 <Embodiment 1> A sheet defect detection apparatus 16 (hereinafter referred to as defect detection apparatus 16) of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.
図1は、欠陥検出装置16を含む複合シート製造装置10の全体構成を示す略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a composite
図1に示すように、複合シート製造装置10は、樹脂シート製造装置12と、シート接合装置14と、欠陥検出装置16と、マーキング装置18とを備え、各シート80,82,84,86が、矢印80x,82x,84x,86xで示す方向に連続的に搬送される。
As shown in FIG. 1, the composite
樹脂シート製造装置12は、ダイ12aから、加熱溶融された樹脂材料をフィルム状に吐出し、吐出された中間物を冷却ロール12b,12cで冷却するとともに延伸して、樹脂シート80を形成する。
The resin
シート接合装置14は、樹脂シート製造装置12で形成された樹脂シート80の両面に不織布シート82,84を重ね、積層されたシート80,82,84をアンビルロール14aの外周面に沿って搬送し、超音波装置14bを用いてシート80,82,84の適宜位置を互いに接合して、複合シート86を形成する。
The
欠陥検出装置16は、複合シート86のうち、中間層の樹脂シート80について、穴あき等の欠陥を検査する。欠陥検出装置16の要部20の前後に配置されている案内ロール21a,21bは、後述する検査領域21に複合シート86が配置されるようにするシート状物配置機構である。
The
図2は、欠陥検出装置16の要部20の拡大図である。図1及び図2に示すように、欠陥検出装置16は、超音波発信器22と、超音波受信器24と、判別装置26と、減衰層28とを備える。
FIG. 2 is an enlarged view of the
超音波発信器22と超音波受信器24とは、複合シート86の搬送経路87を挟むように、かつ、超音波発信器22の超音波を発信する発信面22aと超音波受信器24の超音波を受信する受信面24aとが互いに対向するように配置されている。超音波発信器22と超音波受信器24とが対向する領域のうち、搬送経路87と交差する部分が検査領域21になる。超音波発信器22は、搬送経路87の一方側(図では下方)に、すなわち検査領域21を挟んで一方側に、発信面22aが、搬送経路87を搬送される複合シート86の一方主面に対向するように配置されている。超音波受信器24は、搬送経路87の他方側(図では上方)に、すなわち検査領域21を挟んで他方側に、受信面24aが、搬送経路87を搬送される複合シート86の他方主面に対向するように配置されている。
The
減衰層28は、超音波発信器22と検査領域21との間に配置され、超音波発信器22から発信され搬送経路87に到達する超音波の音量を減衰させる。例えば、減衰層28は、取付金具27の貫通穴27aを覆うように、取付金具27に接着されている。取付金具27は、超音波発信器22の発信面22aと超音波受信器24の受信面24aとが互いに対向する領域に貫通穴27aが配置されるように取り付けられ、減衰層28は、超音波発信器22の発信面22aと超音波受信器24の受信面24aとが互いに対向する領域に配置される。
The
図2に示すように、判別装置26には、超音波受信器24からの出力信号24sが入力される。判別装置26は、例えばPLC(Programmable Logic Controller、シーケンサ)を含み、超音波受信器24からの出力信号24sに基づいて、超音波受信器24により受信された超音波の音量が基準値以上であるか否かを判定し、基準値以上であるときに欠陥があると判定し、欠陥検出信号26sをマーキング装置18に送出する。
As shown in FIG. 2, the
マーキング装置18は、欠陥検出信号26sに基づいて、欠陥の位置を示す欠点シールを、複合シート86に貼り付ける。検査後の複合シート86は、少なくとも一方が回転駆動される一対の搬送ロール20a,20bの間に挟まれて、矢印86zで示すように、ストッカー等へと搬送される。搬送ロール20a,20bは、複合シート86と検査領域21とが相対移動するように複合シート86を移動させる駆動装置である。
The marking
複合シート86は、不織布シート82,84からなる第1及び第2の不織布層の間に、樹脂シート80からなる被検出層が挟まれたシート状物である。判別装置26は、被検出層、すなわち樹脂シート80の穴あき等の欠陥を判別する。
The
図3及び図7の説明図を参照しながら、さらに説明する。 Further description will be made with reference to the explanatory diagrams of FIGS. 3 and 7. FIG.
図3(a)に示すように、互いに対向するように配置された超音波発信器22と超音波受信器24の間に、減衰層28のみが配置されている第1の状態では、超音波発信器22から発信された超音波23は、減衰層28を透過する。超音波受信器24は、減衰層28を透過した超音波23a受信する。
As shown in FIG. 3A, in a first state in which only the
図3(b)に示すように、減衰層28と超音波受信器24との間に、矢印81xで示す方向に搬送されるシート状物81が配置される第2の状態では、超音波発信器22から発信された超音波23は、減衰層28とシート状物81とを透過する。超音波受信器24は、減衰層28とシート状物81とを透過した超音波23bを受信する。
As shown in FIG. 3B, in a second state in which a
減衰層28は、第1及び第2の状態のときに超音波受信器24が出力する出力信号24sに、判別可能なレベル差が生じるように構成する。
The
このように構成すると、図3(c)に示すように、シート状物81の一部に開いている穴81x、すなわちシート状物81の主面間を貫通する穴81xが、超音波発信器22と超音波受信器24とが互いに対向する領域を通過するとき、超音波受信器24から出力される出力信号24sが一時的に変化し、この変化によって穴81xの通過を検出できる。
With this configuration, as shown in FIG. 3(c), a
すなわち、超音波を受信して超音波受信器24が出力する出力信号24sに、シート状物81の穴81kの有無に応じて判別可能なレベル差が生じるように、超音波発信器22から発信される超音波23を、減衰層28によって適切に減衰させる。これにより、シート状物81が、超音波を透過しやすい樹脂フィルム等であっても、穴81kの有無を検出できる。シート状物81を透過する超音波の音量に基づいて欠陥を検出するので、カメラでは穴の有無が判別しにくいシート状物であっても、穴の有無を検出できる。
That is, the ultrasonic wave is transmitted from the
図3(b)及び図3(c)に示すように超音波発信器22と検査領域21との間に減衰層28を配置する代わりに、図7(a)に示すように、矢印81xで示す方向に搬送されるシート状物81が配置される検査領域21と超音波受信器24との間に、減衰層28aを配置してもよい。また、図7(b)に示すように、超音波発信器22と矢印81xで示す方向に搬送されるシート状物81が配置される検査領域21との間と、検査領域21と超音波受信器24との間との両方に、減衰層28b,28cを配置してもよい。
Instead of placing the
減衰層28,28a,28p,28qは、複数層にすることも可能である。 The damping layers 28, 28a, 28p, 28q can also be multi-layered.
次に、欠陥検出装置16の動作について、図4の動作フロー図を参照しながら説明する。
Next, the operation of the
図4に示すように、複合シート製造装置10が運転を開始して複合シート86が連続的に形成されると(S10)、超音波受信器24からの出力信号24sに基づいて(S12)、欠陥検出装置16の判別装置26が穴あき等の欠陥の判定を開始する(S14)。例えば、超音波受信器24からの出力信号24sが閾値を越え、かつ、閾値を越えた状態の継続時間が第1の所定時間以上のとき、複合シート86の検査領域21に配置されている部分に欠陥ありと判定する。
As shown in FIG. 4, when the composite
欠陥を検出したら(NG)、判別装置26は欠陥検出信号26sをマーキング装置18に送信する。マーキング装置18は、欠陥検出信号26sに基づいて、欠点シールを複合シート86に貼り付ける(S18)。
When a defect is detected (NG), the discriminating
複合シート製造装置10は、欠陥が検出されなくても(OK)、欠陥が検出されても(NG)、運転を継続する(S16)。
The composite
また、欠陥検出装置16の判別装置26は、複合シート製造装置10の運転継続を判定する。例えば、超音波受信器24からの出力信号24sが閾値を越えた状態の継続時間が、第1の所定時間よりも長い第2の所定時間以上のとき、あるいは、第3の所定時間内において欠陥検出の回数が所定回数を越えたとき、複合シート製造装置10の全体の制御を統括する制御装置に、運転休止信号を送信する(S20)。運転休止信号によって、複合シート製造装置10は運転を休止する(S22)。
Further, the
以上のように、連続的に形成される複合シート86を、検査領域21を通過するときに検査すると、複合シート86を連続的に検査することが容易である。
As described above, it is easy to continuously inspect the
次に、欠陥検出装置16の試作例について、図5及び図6を参照しながら説明する。図5は、図2において矢印86yで示す方向から見た平面図である。
Next, a prototype example of the
図5に示すように、幅89が400mmの樹脂シート88を検査するため、搬送経路の幅方向に並ぶように、10組の超音波受信器24及び超音波発信器22を等間隔に配置した。すなわち、10組の超音波受信器24及び超音波発信器22は、樹脂シート88と検査領域21とが相対移動する方向(矢印88xで示す樹脂シート88の搬送方向)と交差し、かつ、検査領域21と平行な方向に並ぶように、等間隔に配置した。超音波受信器24及び超音波発信器22の間隔25は、40mmとした。
As shown in FIG. 5, in order to inspect a
超音波発信器22と検査領域21との間に、共通の減衰層28を配置した。樹脂シート88の厚みは、25~100μmである。減衰層28には、樹脂シート88と同じ材質であり、厚さが18~85μmの樹脂シートを用いた。10組の超音波受信器24及び超音波発信器22のうち一部の複数組のみが共通の減衰層を備えてもよいし、各組ごとに別個の減衰層を備えてもよい。
A common damping
超音波受信器24及び超音波発信器22には、竹中電子工業株式会社が提供している継ぎ目検出用超音波センサ(型式:US-T04AN)を用いた。
For the
試作例の欠陥検出装置16は、樹脂シート88に形成した、搬送方向の寸法88aが10mm、幅方向の寸法88bが30mmの穴88kを検出できた。
The
図6は、超音波受信器24から出力される出力信号24sの信号波形図であり、横軸が時間、縦軸が出力レベルである。図6に示すように、超音波受信器24と超音波発信器22とが互いに対向する領域を、樹脂シート88の穴88kが通過したとき、出力レベルが、通常部分に比べて一時的に十分に大きくなるので、穴88kを検出できた。
FIG. 6 is a signal waveform diagram of the
<変形例1> シート状物を移動させる代わりに、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層を一体的に、すなわち互いの位置関係を保ちながら、移動させてもよい。この場合、シート状物と検査領域とが相対移動するように、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層を移動させる駆動装置を備える。例えば、図5に示した構成において、樹脂シート88が静止している状態で、樹脂シート88の長手方向(矢印88xで示す方向)に、超音波発信器22、超音波受信器24、及び減衰層28を一体的に移動しながら検査する。この場合、超音波発信器22等の移動を繰り返して詳しく検査することが可能である。
<Modification 1> Instead of moving the sheet-like object, the ultrasonic transmitter, the ultrasonic receiver, and the attenuation layer may be moved integrally, that is, while maintaining their mutual positional relationship. In this case, a driving device is provided for moving the ultrasonic transmitter, the ultrasonic receiver, and the attenuation layer so that the sheet-like object and the inspection area are moved relative to each other. For example, in the configuration shown in FIG. 5, while the
<変形例2> シート状物と、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層との両方を移動させてもよい。この場合、シート状物と検査領域とが相対移動するようにシート状物を移動させる第1の駆動装置と、シート状物と検査領域とが相対移動するように、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層を移動させる第2の駆動装置とを備える。 <Modification 2> Both the sheet material, the ultrasonic transmitter, the ultrasonic receiver, and the attenuation layer may be moved. In this case, a first driving device for moving the sheet so that the sheet and the inspection area move relative to each other; A receiver and a second drive for moving the damping layer.
<まとめ> 以上に説明したように、欠陥検出装置16は、減衰層28を設けることにより、カメラでは穴の有無が判別しにくく、また、薄いフィルムのようなシート状物であっても、穴の有無を検出できる。
<Summary> As described above, the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications.
例えば、本発明のシート状物の欠陥検出装置は、複合シートに限らず、透明、半透明、又は不透明の一層又は複数層のシート状物について、欠陥を検出することができる。 For example, the sheet defect detection apparatus of the present invention can detect defects not only in composite sheets but also in transparent, translucent, or opaque single-layer or multiple-layer sheet materials.
16 欠陥検出装置
20a,20b 搬送ロール(駆動装置)
21 検査領域
21a,21b 案内ロール(シート状物配置機構)
22 超音波発信器
24 超音波受信器
26 判別装置
28,28a,28p,28q 減衰層
80 樹脂シート(被検出層)
81 シート状物
82 不織布シート(不織布)
84 不織布シート(不織布)
86 複合シート(シート状物)
87 搬送経路
88 樹脂シート(シート状物)
16
21
22
81
84 non-woven sheet (non-woven fabric)
86 Composite sheet (sheet-like material)
87
Claims (5)
前記検査領域を挟んで一方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の一方主面に対向するように配置された超音波発信器と、
前記検査領域を挟んで他方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の他方主面に対向するように配置された超音波受信器と、
前記超音波受信器により受信された超音波の音量を基準値と比較し、前記音量が前記基準値以上のときに、前記シート状物の前記検査領域に配置されている部分に欠陥があると判定する判別装置と、
前記超音波発信器と前記検査領域との間と、前記検査領域と前記超音波受信器との間とのうち、少なくとも一方に配置された、前記超音波の音量を減衰させる減衰層と、
前記シート状物と前記検査領域とが相対移動するように、前記検査領域に配置されている前記シート状物と、前記超音波発信器、前記超音波受信器、及び前記減衰層とのうち、いずれか一方又は両方を移動させる駆動装置と、
を備える、シート状物の欠陥検出装置。 a sheet placement mechanism for placing the sheet in the inspection area;
an ultrasonic transmitter arranged on one side of the inspection area so as to face one main surface of the sheet-shaped article placed in the inspection area;
an ultrasonic receiver disposed on the other side of the inspection area so as to face the other main surface of the sheet-shaped article placed in the inspection area;
The sound volume of the ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver is compared with a reference value, and when the sound volume is equal to or higher than the reference value, it is determined that there is a defect in the portion of the sheet-like object arranged in the inspection area. a discrimination device for judging,
an attenuation layer that attenuates the sound volume of the ultrasonic waves, disposed between the ultrasonic transmitter and the examination region and between the examination region and the ultrasonic receiver, at least one of the layers;
Among the sheet-shaped article arranged in the inspection area, the ultrasonic transmitter, the ultrasonic receiver, and the attenuation layer, such that the sheet-shaped article and the inspection area move relative to each other, a driving device for moving either one or both;
A defect detection device for a sheet-like object.
前記判別装置は、前記被検出層の前記欠陥を判別する、請求項1乃至3のいずれか一つに記載のシート状物の欠陥検出装置。 The sheet-shaped object is formed by sandwiching a layer to be detected between first and second nonwoven fabric layers,
4. The sheet defect detection apparatus according to claim 1, wherein said discriminating device discriminates said defect of said layer to be detected.
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