JP3421650B2

JP3421650B2 - ロータリーキャリパー計

Info

Publication number: JP3421650B2
Application number: JP2000368331A
Authority: JP
Inventors: 茂市川
Original assignee: MAYSUN CORP
Current assignee: MAYSUN CORP
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: JP2002168601A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート厚さ測定装
置に関するものであり、特に、フィルム等シート製造現
場においてサンプリングしたシートの厚さをオフライン
で簡便に精度良く測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フィルム等シート製造現場においてサン
プリングしたシートの厚さをオフラインにて測定する従
来の方法としては、加圧式測定装置による方法や、触針
式測定装置による方法がある。

【０００３】加圧式測定装置による方法は、添付図面の
図８に略示するような装置を用いるものである。この従
来の加圧式測定装置は、測定台１と、この測定台１の上
部に配置された測定端子２と、この測定端子２を昇降さ
せるためのレバー３と、測定端子２の昇降移動に応じて
作動され、シートの厚さを指示するためのダイアルゲー
ジ４とを備える。

【０００４】この加圧式測定装置にてシートの厚さを測
定するには、先ず、測定台１の上にシート等何も置かな
い状態において、レバー３を操作して測定端子２を測定
台１の上面に所定の圧力にて接触させて、ダイアルゲー
ジ４の指示値が零となるようにダイアルゲージ４の零調
整を行う。その後、レバー３を操作して測定端子２を昇
降させることにより、厚さを測定すべきシートを測定台
１と測定端子２との間に所定の圧力にて挟み込むように
する。この時のダイアルゲージ４の指示値を読み取るこ
とにより、測定台１と測定端子２との間に挟み込まれた
部分のシートの厚さを知ることができる。シートの幅方
向全体に亘る厚さプロフィールを測定するためには、こ
のような操作を繰り返す。

【０００５】触針式測定装置による方法は、図９に略示
するような装置を用いるものである。この従来の触針式
測定装置は、測定台５と、この測定台５の上に対峙させ
た測定触針６と、この測定触針６の上下の移動量を感知
して、シートの厚さを指示する信号を発生するリニアセ
ンサー７と、厚さを測定すべきシートＳを測定台５と測
定触針６との間に通すようにして送るためのフィードロ
ール８およびピンチロール９と備える。

【０００６】この触針式測定装置にてシートの厚さを測
定するには、厚さを測定すべきシートＳを測定台５と測
定触針６との間にはさみ、フィードロール８とピンチロ
ール９でこのシートＳを移動させていけばよい。フィー
ドロール８は、矢印の方向に回転することにより、ピン
チロール９によって抑えられたシートＳを矢印方向へと
送るように作動する。測定触針６は、測定台５と測定触
針６との間に挟まれた部分のシートＳの厚みに応じて上
下移動し、リニアセンサー７は、このような測定触針６
の上下移動に応じた信号を発生する。これにより、シー
トＳの厚さを連続的に測定することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したような加圧式
測定装置による方法では、シートの全長または全幅に亘
って厚さを連続的に測定することができないので、シー
トの全長または全幅に亘る厚さプロフィールを求めるよ
うな場合には適していない。ダイアルゲージ４を電気式
として測定結果をプリントアウトできるようにした半自
動式のものもあるが、何れにしても測定に手間が掛か
り、また、測定結果に個人差が出てしまうものであっ
た。

【０００８】前述したような触針式測定装置による方法
では、測定結果に個人差は出難いのであるが、測定触針
６がシートを圧縮すると測定誤差が生じてしまう。ま
た、測定触針６がブレーキとなることで、伸び易いシー
トの場合シートが伸び測定誤差が生ずる。さらにまた、
測定触針６に横方向の力が働き、リニアセンサー７の上
下動を阻害することでも測定誤差が生じてしまってい
た。

【０００９】本発明の目的は、前述したような従来技術
の問題点を解消しうるようなロータリーキャリパー計を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、シート
の厚さを測定するためのシート厚さ測定装置において、
厚さを測定すべきシートの厚さに応じて変位しうる測定
変位部材と、該測定変位部材との間に、前記厚さを測定
すべきシートを挟みこむようにして該シートを送るため
のフィードロールと、該フィードロールの位相を指示す
る位相指示信号を与える位相指示手段と、前記測定変位
部材の変位量を検出して該変位量を示す信号を出力する
検出手段と、前記検出手段からの出力信号を処理して前
記シートの厚さの測定値を与える信号処理手段とを備え
ており、該信号処理手段は、前記測定変位部材と前記フ
ィードロールとの間に被測定シートがない状態で該フィ
ードロールを回転させたときの前記検出手段からの出力
信号を、前記位相指示手段からの位相指示信号に基づい
て該フィードロールの各位相に対応させて、該フィード
ロールの一周分に亘って零点補正データとして記憶して
おくためのメモリを含んでおり、前記信号処理手段は、
前記測定変位部材と前記フィードロールとの間に被測定
シートが挟みこまれた状態で該フィードロールを回転さ
せたときの前記検出手段からの出力信号と前記メモリか
らの零点補正データとに基づいて、前記位相指示手段か
らの位相指示信号に応じて該フィードロールの各位相に
合わせて該被測定シートの厚さの測定値を算出すること
を特徴とする。

【００１１】本発明の一つの実施の形態によれば、前記
測定変位部材は、測定ロール兼ピンチロールであり、該
測定ロール兼ピンチロールと前記フィードロールとは、
同期して回転させられる。

【００１２】本発明の別の実施の形態によれば、前記測
定ロール兼ピンチロールには、クラウンが付けられてい
る。

【００１３】本発明のさらに別の実施の形態によれば、
前記測定変位部材は、探触子である。

【００１４】

【００１５】本発明のさらに別の実施の形態によれば、
前記測定変位部材は、板バネによって支持されている。

【００１６】本発明のさらに別の実施の形態によれば、
前記検出手段は、前記板バネの変位量を検出するリニア
ゲージである。

【００１７】本発明のさらに別の実施の形態によれば、
前記検出手段は、前記板バネの歪みを検出するストレイ
ンゲージである。

【００１８】本発明のさらに別の実施の形態によれば、
前記検出手段は、磁気センサーである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、添付図面の図１から図７を
参照して、本発明の実施の形態および実施例について本
発明をより詳細に説明する。

【００２０】本発明のロータリーキャリパー計の具体的
な実施例について説明する前に、本発明によりロータリ
ーキャリパー計の原理的構成について説明する。図１
は、本発明のロータリーキャリパー計の原理的構成を略
示している。ロータリーキャリパー計は、厚さを測定す
べきシートＳの入口側の下部に配置されるフィードロー
ル兼バックアップロール１０と、上部に配置される測定
ロール兼ピンチロール１１と、この測定ロール兼ピンチ
ロール１１の上方に配置される磁気センサ１２とを備え
る。また、ロータリーキャリパー計は、シートＳの出口
側に配置されたフィードロール１３およびピンチロール
１４を備える。このフィードロール１３およびピンチロ
ール１４は、シートＳの走行安定性を増すためのもの
で、必ずしも設けなくてもよいものである。

【００２１】入口側下部のフィードロール兼バックアッ
プロール１０は、その上の測定ロール兼ピンチロール１
１を支えており、これらロールの間に入れられてくるシ
ートＳを出口側へと送り走行させる。これらロール１０
および１１の間にシートＳが入ると、このシートＳの厚
さに応じて測定ロール兼フィードロール１１が昇降可能
な構造としている。測定ロール兼ピンチロール１１が上
下動すると、磁気センサ１２がこれを感知し、測定ロー
ル兼ピンチロール１１の上下移動量に応じた信号、すな
わち、シートＳの厚さを表す信号を発生する。したがっ
て、この磁気センサ１２の出力信号の変化を記録してお
くことにより、シートＳの全長に亘る厚さ変化を連続し
て測定できることになる。

【００２２】このような原理的構成のロータリーキャリ
パー計を実際に作製して、シートのテスト測定を行って
みると、比較的に低い測定精度でよい場合には問題がな
いことが分かったが、例えば、１０μｍ以下の測定精度
を出そうとする場合には容易でないことがわかった。こ
のような高い測定精度を出し難い要因としては、例え
ば、次の点が考えられる。（１）温度変化による支持部材の伸縮（２）バックアップロールの振れ（ベアリング等の振れ
も含む）（３）測定ロールの振れ（ベアリング等の振れも含む）（４）測定ロールの磁気特性による誤差（５）磁気センサの温度依存性による誤差そして、これらの誤差要因は、いずれも数μｍから数十
μｍの誤差を生ぜしめるものと考えられる。

【００２３】次に、このような誤差要因を補償してより
高い精度、例えば、１０μｍ以下の精度にてシートの厚
さを測定できるようにした、本発明の一実施例としての
ロータリーキャリパー計について、図２から図５に基づ
いて説明する。

【００２４】図２は、この実施例のロータリーキャリパ
ー計の機械的構成部分を示す概略立面図であり、図３
は、その概略側面図である。これら図２および図３に示
されるように、この実施例のロータリーキャリパー計
は、ベース部２０と、このベース部２０上に固定保持さ
れたステッピングモーター２１と、このステッピングモ
ーター２１の駆動軸に直結されて直接駆動されるフィー
ドロール兼バックアップロール２２と、ベース部２０上
に立設された支持柱２３に一端を固定した板バネ２４の
他端に回転可能なように保持された測定ロール兼ピンチ
ロール２５と、ベース部２０上に立設された支持柱２６
の上端に固定保持され且つ測定ロール兼ピンチロール２
５の上方に対峙して配置された磁気センサ２７とを備え
る。この場合において、測定ロール兼ピンチロール２５
は、磁性材料で形成されているのが好ましい。

【００２５】板バネ２４は、測定ロール兼ピンチロール
２５の外周面がフィードロール兼バックアップロール２
２の外周面と接触するような方向への偏移力を、常に、
測定ロール兼ピンチロール２５に及ぼす作用を果たして
いる。板バネ２４の自由端にシャフト２８が接続されて
おり、このシャフト２８に、ベアリング２９を介して測
定ロール兼ピンチロール２５が装着されている。測定ロ
ール兼ピンチロール２５の一端には、平歯車３０が取り
付けられており、この平歯車３０は、フィードロール兼
バックアップロール２２の一端に取り付けられた平歯車
３１と係合している。したがって、フィードロール兼バ
ックアップロール２２がステッピングモーター２１によ
って回転駆動させられるときには、平歯車３１に係合し
ている平歯車３０が回転駆動させられることにより、測
定ロール兼ピンチロール２５も、フィードロール兼バッ
クアップロール２２と同じタイミングにてベアリング２
９を介してシャフト２８の周りに回転駆動させられるこ
とになる。したがって、フィードロール兼バックアップ
ロール２２と測定ロール兼ピンチロール２５とは、平歯
車３１と平歯車３０との係合を介して同期して回転駆動
させられ、これらロール２２および２５の間に挿入され
てくる被測定物としてのシートを移送させるように動作
する。また、板バネ２４は、ロール２２および２５の間
のシートの厚さ分だけロール２５の上方向への偏移を許
すが、ロール２５をシートを介してロール２２に対して
押し付けるように作用し続ける。この際において、ロー
ル２５の上方向の偏移量は、非常にわずかなものである
ので、平歯車３０と平歯車３１との正常な係合に影響が
及ぼされるようなことはない。

【００２６】磁気センサ２７は、前述したような測定ロ
ール兼ピンチロール２５の上方向の移動を感知して、そ
れに応じた信号を出力することにより、フィードロール
兼バックアップロール２２と測定ロール兼ピンチロール
２５との間に挟まれたシートの厚さを指示する。

【００２７】なお、前述の実施例では、フィードロール
兼バックアップロール２２と測定ロール兼ピンチロール
２５との回転駆動の同期をとるための手段として平歯車
を使用したのであるが、これに限らず、タイミングベル
トを使用することもできるし、また、両ロールを別個の
ステッピングモータまたは同期モータにて駆動するよう
にすることもできる。

【００２８】図４は、図３の側面図におけるフィードロ
ール兼バックアップロール２２および測定ロール兼ピン
チロール２５のみを取り出してより詳細に示している図
である。この図４によく示されているように、両ロール
２２および２５の周辺面をクラウン面２２Ａおよび２５
Ａとしておくと次の点で好ましい。すなわち、両ロール
２２および２５の間に挟まれる被測定シートと各ロール
との接触部がピンポイントとなり、シートの測定単位を
狭い範囲とすることが可能となる。また、クラウンの曲
率を変えることにより、測定単位を任意に変えることが
できる。

【００２９】図５は、この実施例のロータリーキャリパ
ー計の電気的構成部分を示すブロック図である。図５に
示されるように、この実施例のロータリーキャリパー計
は、ステッピングモータ２１および磁気センサ２７、並
びに各種スイッチに接続される制御装置４０を備える。
この制御装置４０は、ＣＰＵ４１と、モータードライバ
ー４２と、Ｉ／Ｏ及びカウンター回路４３と、Ａ／Ｄコ
ンバーター４４と、メモリー４５と、キーボード４６
と、ディスプレイ４７と、プリンター４８とを含む。

【００３０】次に、前述したような構成を有するロータ
リーキャリパー計にてシートの厚さを測定する動作につ
いて説明する。

【００３１】まず、厚さを測定すべきシートとして、フ
ィルム等シート製造現場においてサンプリングしたシー
トを用意しておく。この被測定シートとしては、例え
ば、短冊状のものである。次いで、測定準備動作とし
て、フィードロール兼バックアップロール２２および測
定ロール兼ピンチロール２５の周辺面の汚れを拭き取
る。ＣＰＵ４１の制御のもとでモータードライバー４２
を作動させて、ステッピングモータ２１を一定速度で空
転（被測定シートが両ロール２２および２５の間にない
状態）させる。ステッピングモータ２１の駆動パルスを
カウンター回路４３でカウントし、各タイミングで磁気
センサ２７の出力信号をＡ／Ｄコンバーター４４を介し
て取り込む。この信号データは、測定ロール２５の各位
相に対応させて、メモリー４５にロールの一周分を記憶
しておく。このようにしてメモリー４５に記憶したデー
タは、ロールの一回転における各ロールの振れ、測定ロ
ールの磁気特性の変化に起因する磁気センサ２７の出力
信号の変化を示すものであるので、この記憶データを零
点補正データとする。すなわち、この零点補正データ
は、次の測定動作において各ロールの振れ、測定ロール
の磁気特性の変化に起因するシート厚さの測定誤差を取
り除くのに使用される。

【００３２】このような測定準備動作が完了した後、測
定動作に入るのであるが、できるだけ速やかに、用意し
ておいた被測定シートを、フィードロール兼バックアッ
プロール２２および測定ロール兼ピンチロール２５の間
に通すようにする。これを速やかに行う必要があるの
は、環境の温度変化等で測定誤差を生じさせないように
するためである。被測定シートをフィードロール兼バッ
クアップロール２２および測定ロール兼ピンチロール２
５の間で送っていく間、ステッピングモータ２１の駆動
パルスをカウンター回路４３でカウントし、各タイミン
グで磁気センサ２７の出力信号をＡ／Ｄコンバーター４
４を介して取り込む。この信号データをシートの厚さデ
ータとしてメモリ４５に記憶させておく。この厚さデー
タは、前述したようにして測定準備動作にてメモリ４５
に記憶させておいた零点補正データで、ロールの各位相
に対応させて補正されて、実際のシート厚さの測定値と
される。すなわち、このロータリーキャリパー計による
実際のシート厚さの測定値は、測定動作にて得られた厚
さデータと測定準備動作にて得られた零点補正データと
の差分を、ロールの各位相に合わせて算出することによ
って出力されるものである。

【００３３】なお、バックアップロールの位相を捉える
には、非同期モーターとロータリーエンコーダーとの組
み合わせでもよい。測定ロールの変位を捉える方法は、
板バネの変位をリニアゲージで捉えるか、板バネの歪み
をストレインゲージで捉えてもよい。

【００３４】また、磁気センサーは、静磁界型でも渦電
流式でもよい。また、測定ロールの支持には、板バネで
なく、リニアガイドとスプリングの組み合わせでもよ
い。

【００３５】図６は、本発明の別の実施例としてのロー
タリーキャリパー計の構成を説明するための部分図であ
る。前述した実施例では、フィードロール兼バックアッ
プロールと測定ロール兼ピンチロールとの組み合わせを
使用したのであるが、このようにピンチロール部にコロ
を使う方式では、被測定シートとの接触部を狭小化する
のに限界がある。図６の実施例では、測定ロール兼ピン
チロールを使用する代わりに、探触子３２を使用してい
る。図６に例示するような探触子３２によれば、探触子
の先端形状を任意に選ぶことにより、被測定シートＳと
の接触部の面積を自在に選定できる。この図６の実施例
のロータリーキャリパー計の基本動作は、前述した実施
例のものと同様である。すなわち、測定準備動作とし
て、フィードロール２２を空転させてその位相毎の探触
子３２の変位量を磁気センサー２７等で捉え、メモリー
４５に記憶する。測定動作において、測定結果からメモ
リー４５に記憶した誤差分を引くことにより、正確な厚
さ測定値を得ることができる。

【００３６】また、探触子３２を支持する方法および探
触子３２の変位を検出する方法も、ピンチロールについ
て述べたのと同様の種々な形態を取りうるものである。

【００３７】図７は、図６の実施例において探触子３２
とフィードロール２２との間の接触荷重を調整できるよ
うにする調整機構の例を略示している。この調整機構
は、この図７に略示するように、磁気センサー２７を支
持する腕部２６Ａと板バネ２４の中間部との間にコイル
バネ３３を介在させ、腕部２６Ａに設けた調整スクリュ
ー３４を回動させることにより、コイルバネ３３の圧縮
量を変えて、探触子３２がフィードロール２２に対して
与える荷重（押し圧）を変えられるようにしたものであ
る。

【００３８】なお、前述の説明では、オフラインにて使
用する場合であったが、本発明のシート厚さ測定装置
は、オンラインでも使用することができるものである。

【００３９】

【発明の効果】フィードロール兼バックアップロールを
駆動させることにより、所定の長さのシートの全長に亘
って連続的にシート厚さを測定できるので、非常に簡単
にすばやくしかも個人差のない測定をシートの全長に亘
って行うことができる。

【００４０】測定ロール兼ピンチロールを使用する場合
には、この測定ロールがシートの駆動を兼ねているの
で、被測定シートに張力を与えずに済むので、より正確
な測定を行える。

【００４１】測定ロールの変位量を検出するのに磁気セ
ンサーを使用する場合には、非接触のため機械的機構を
介さずに、測定ロールの変位を直接測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリーキャリパー計の原理的構成
を略示する図である。

【図２】本発明の一実施例としてのロータリーキャリパ
ー計の機械的構成部分を示す概略立面図である。

【図３】図２のロータリーキャリパー計の概略側面図で
ある。

【図４】図３の側面図におけるフィードロール兼バック
アップロール２２および測定ロール兼ピンチロール２５
のみを取り出してより詳細に示している図である。

【図５】図２の実施例の実施例のロータリーキャリパー
計の電気的構成部分を示すブロック図である。

【図６】本発明の別の実施例としてのロータリーキャリ
パー計の構成を説明するための部分図である。

【図７】図６の実施例において探触子とフィードロール
との間の接触荷重を調整できるようにする調整機構の例
を略示する図である。

【図８】従来の加圧式測定装置の一例を略示する図であ
る。

【図９】従来の触針式測定装置の一例を略示する図であ
る。

【符号の説明】

１０フィードロール兼バックアップロール１１測定ロール兼ピンチロール１２磁気センサ１３フィードロール１４ピンチロール２１ステッピングモータ２２フィードロール兼バックアップロール２２Ａクラウン２４板バネ２５測定ロール兼ピンチロール２５Ａクラウン２７磁気センサ３０平歯車３１平歯車３２探触子３３コイルバネ３４調整スクリュー４０制御装置４１ＣＰＵ４２モータードライバー４３Ｉ／Ｏおよびカウンター回路４４Ａ／Ｄコンバーター４５メモリ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シートの厚さを測定するためのシート厚
さ測定装置において、厚さを測定すべきシートの厚さに
応じて変位しうる測定変位部材と、該測定変位部材との
間に、前記厚さを測定すべきシートを挟みこむようにし
て該シートを送るためのフィードロールと、該フィード
ロールの位相を指示する位相指示信号を与える位相指示
手段と、前記測定変位部材の変位量を検出して該変位量
を示す信号を出力する検出手段と、前記検出手段からの
出力信号を処理して前記シートの厚さの測定値を与える
信号処理手段とを備えており、該信号処理手段は、前記
測定変位部材と前記フィードロールとの間に被測定シー
トがない状態で該フィードロールを回転させたときの前
記検出手段からの出力信号を、前記位相指示手段からの
位相指示信号に基づいて該フィードロールの各位相に対
応させて、該フィードロールの一周分に亘って零点補正
データとして記憶しておくためのメモリを含んでおり、
前記信号処理手段は、前記測定変位部材と前記フィード
ロールとの間に被測定シートが挟みこまれた状態で該フ
ィードロールを回転させたときの前記検出手段からの出
力信号と前記メモリからの零点補正データとに基づい
て、前記位相指示手段からの位相指示信号に応じて該フ
ィードロールの各位相に合わせて該被測定シートの厚さ
の測定値を算出することを特徴とするシート厚さ測定装
置。
【請求項２】前記測定変位部材は、測定ロール兼ピン
チロールであり、該測定ロール兼ピンチロールと前記フ
ィードロールとは、同期して回転させられる請求項１に
記載のシート厚さ測定装置。
【請求項３】前記測定ロール兼ピンチロールには、ク
ラウンが付けられている請求項２に記載のシート厚さ測
定装置。
【請求項４】前記測定変位部材は、探触子である請求
項１に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項５】前記測定変位部材は、板バネによって支
持されている請求項１から４のうちのいずれか１項に記
載のシート厚さ測定装置。
【請求項６】前記検出手段は、前記板バネの変位量を
検出するリニアゲージである請求項５に記載のシート厚
さ測定装置。
【請求項７】前記検出手段は、前記板バネの歪みを検
出するストレインゲージである請求項５に記載のシート
厚さ測定装置。
【請求項８】前記検出手段は、磁気センサーである請
求項１から４のうちのいずれか１項に記載のシート厚さ
測定装置。