JPH11248424A - シート厚み計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴミ等の吸着汚損や悪影響の恐れがなくシー
トの浮き上がりを必要最小限の部分に極限して防止する
機能を有するシート厚み計測装置を提供すること。 【解決手段】 シート１の走行方向に直交して配置され
た基準部材２の上面にシート１を接触走行させ、レーザ
ビーム型計測器３ｃと、基準部材上面距離検出センサ５
とにより、シート１の厚さＤを、前記基準部材上面距離
検出センサ５の検出値Ａからレーザビーム型計測器３ｃ
のレーザビーム遮光量Ｂを減算して計測する装置におい
て、前記基準部材上面距離検出センサ５の計測点の近傍
に向けて流体を噴射して基準部材２への圧接力を走行シ
ート１に付与する流体噴射ノズル６を装備させた。シー
ト厚み計測手段３は、他の非接触型のものを採用しても
よい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂シート、
非導電性シート、導電性シート、フイルム等の製造工程
でその厚みをリアルタイム方式で計測し、目標厚みとな
るように製造工程を手動調節或いは自動制御する場合等
に使用されるシート厚み計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図７に示すように、シート１の走
行方向に直交して配置された基準部材２の上面にシート
１を接触走行させ、この基準部材の上方に配置された非
接触型シート厚み計測手段３、例えば、この基準部材２
を跨いで両側に対設された投光器３ａと受光器３ｂとか
らなるレーザビーム型計測器３ｃにより、シート１の厚
さをレーザビーム４の遮光量で計測する装置が公知であ
る。この装置は、投光器３ａと受光器３ｂとの間の基準
部材２の上方にナイフエッジ３ｄを設置して、投光器３
ａから発射されるレーザビーム４の初期長さＣの上部を
遮光して基準点を設定し、予め、シート１がない状態で
レーザビーム型計測器３を基準部材２の一端から他端へ
１往復させて、そのときのナイフエッジ３ｄから基準部
材２の上面までの距離Ａを刻々と計測記憶させておき、
これに基いて、シート１の製造開始時のナイフエッジ３
ｄとシート１の上面までの距離Ｂをレーザビーム型計測
器３ｃで計測することにより、シート１の厚さＤを、Ｄ
＝Ａ−Ｂとして求めている。なお、レーザビーム型計測
器３ｃは、ボールねじ又はタイミングベルト或いはチェ
ーン等により基準部材２の軸方向に平行に配置されたガ
イド軸に沿って移動せしめられることによって、シート
１の幅方向全長の厚さＤを計測する。この計測値が許容
範囲外になると、製造工程のＴダイのスリット間隔を調
整してシート１の厚さを許容範囲内に納めるようにして
いる。この装置によれば、印刷、色彩の有無等に関係な
く非接触で損傷させることなくシートの厚さを計測する
ことができる。

【０００３】しかし、シート１の製造中においては、ナ
イフエッジ３ｄから基準部材２の上面までの距離Ａを計
測することができず、予め、シート１の製造開始前に計
測したデータに基づいて計測しているため、誤差が発生
する原因となっている。即ち、基準部材２の円筒度誤
差、真円度誤差、製造中のシート１から受ける熱膨張誤
差、ガイド軸の同様な誤差等により、前記距離Ａが変化
し、シート１の厚さＤの計測値に誤差となって介入して
いる。

【０００４】上記点を改良するために、渦電流型変位セ
ンサ等の基準部材上面距離検出センサを併用し、前記距
離Ａを常時並行して検出させて補正させるようにしたも
のを本発明者は既に提案している（特公平８−３０６４
７号公報参照）。

【０００５】上記提案のものは、シート１の下面が基準
部材２の上面に密着接触して走行することを前提として
いるが、最近では、生産効率を上げるために、シート１
を高速で走行させることが必要とされ、このような要請
に対処する場合、シート１の下面が、僅かではあるが、
基準部材２の上面から浮き上がりを繰返すバタツキを生
じ、この浮き上がり分だけ新たに誤差となる問題があっ
た。特に、最近では、シート１の厚さ精度は、ミクロン
オーダーが要求されてきているのであり、シート１の僅
かな浮き上がりであっても、無視できなくなってきてい
る。

【０００６】上記問題点に対して、本発明者は、基準部
材２の前後にテンションローラを配置して走行中のシー
ト１にテンションを付与し、浮き上がりを強制的に防止
させるようにしてみたが、これであると、シート１の走
行方向に作用する強いテンションによって、シート１の
幅方向に収縮力が作用し、走行方向に沿って縦皺が発生
してシート１の厚さを正確に計測することができないと
いう不具合があった。その上、シート１に応力が残存す
る等の悪影響があった。

【０００７】そこで、本発明者は、基準部材２の下部に
負圧チャンバを配置してシート１を基準部材２の上面に
吸引させるようにしたものを既に提案している（実用新
案登録公報 第２５５５２５６号参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記後者の提案のもの
は、シート１の幅方向全長に亘って負圧を作用させる必
要があり、広い面積に亘ってチャンバの気密性を保持さ
せなければならず、装置が大掛かりとなり、しかも、基
準部材２の周辺に浮遊するゴミ等を負圧チャンバやシー
ト１に吸着させて汚損させるという不具合があった。

【０００９】そこで、本発明は、ゴミ等の吸着汚損や縦
皺・応力残留等の悪影響の恐れがなくシートの浮き上が
りを必要最小限の部分に極限して防止する機能を有する
シート厚み計測装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明では、シートの走行方向に直交して配置された基
準部材の上面にシートを接触走行させ、この基準部材の
上方に配置された非接触型シート厚み計測手段により基
準部材上のシートの厚みを計測する装置において、前記
計測手段の計測点の近傍に向けて流体を噴射して基準部
材への圧接力を走行シートに付与する流体噴射ノズルを
装備させたものである。

【００１１】前記非接触型シート厚み計測手段は、前記
基準部材を跨いで両側に対設された投光器と受光器とか
らなるレーザビーム型計測器と、基準部材上面までの距
離を計測する基準部材上面距離検出センサとで構成さ
れ、シートの厚さを、前記基準部材上面距離検出センサ
の検出値からレーザビーム型計測器のレーザビーム遮光
量を減算して計測する構成とすることができる。

【００１２】また、前記非接触型シート厚み計測手段
は、前記基準部材を跨いで両側に対設された光源とＣＣ
Ｄ撮像素子及び基準部材上面までの距離を計測する基準
部材上面距離検出センサとで構成され、シートの厚さ
を、前記基準部材上面距離検出センサの検出値からＣＣ
Ｄ撮像素子の受光出力を減算して計測する構成としても
よい。

【００１３】さらに、前記非接触型シート厚み計測手段
は、前記基準部材の上方から計測点に向けてレーザビー
ムを発する投光器と、前記計測点から反射してくるレー
ザビームを受光し、その受光位置の変化でシートの厚み
を計測する受光器とからなるレーザービーム反射型計測
器であってもよい。

【００１４】また、前記非接触型シート厚み計測手段
は、一定圧のエアを前記基準部材の上方から計測点に向
けて噴出するエアノズルをシリンダ内に挿入されたピス
トンのロッドに連結し、前記エアノズルの背圧をシリン
ダ内のピストン下部室に作用させ、ピストン上部室には
常時一定圧のエア圧を前記背圧に対向作用させ、ピスト
ンの上下部室に作用する両圧力がバランスすることによ
りエアノズルとシートとの隙間が一定に保持され、シー
トの厚みの変化により前記隙間が変化して前記背圧が変
化し、これにより、前記ピストンの両側の圧力がバラン
スする方向にピストンロッドが変位し、このロッドの変
位をリニアゲージで計測することにより、シートの厚み
を計測する非接触エア式厚み計測装置で構成してもよ
い。

【００１５】また、前記非接触型シート厚み計測手段
は、シートの幅方向の厚みを計測する２次元ＣＣＤカメ
ラで構成してもよい。

【００１６】何れにしても、上記流体噴射ノズルは、基
準部材上面距離検出センサの計測点に対して走行シート
の少なくとも上流側に設置するものである。

【００１７】また、上記流体噴射ノズルは、基準部材上
面距離検出センサの計測点に対して走行シートの上流側
と下流側、又は、周囲、或いは、シート走行方向に沿っ
て設置してもよい。

【００１８】さらに、上記流体噴射ノズルは、基準部材
上面距離検出センサ及びレーザビーム型計測器と一体的
にシートの幅方向に移動可能に設置するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図３を参照して説明する。図１は本発明装置の代表的実
施例を示す要部概略側面図であって、１はシート、２は
基準部材、３は非接触型シート厚み計測手段、例えば、
投光器３ａと受光器３ｂとからなるレーザビーム型計測
器３ｃ、４はレーザビーム、５は基準部材上面距離検出
センサ、６は流体噴射ノズルを示している。

【００２０】本発明が対象とするシート１は、合成樹脂
シート、非導電性シート、導電性シート、フイルム等で
ある。また、基準部材２は、断面円形のロール又はシャ
フト或いは断面台形状の平板の何れであってもよく、全
体を金属製とし、シート１の幅寸法よりも長いものが使
用され、シート１の走行方向に直交して配置され、ロー
ルの場合には、その両端を軸受を介して回転自在に支持
させるものである。

【００２１】非接触型シート厚み計測手段３は、図１で
は、例えば、レーザビーム型計測器３ｃで構成した場合
を例示しており、このレーザビーム型計測器３ｃは、基
準部材２を跨いで両側に投光器３ａと受光器３ｂとを対
設してあり、図面では省略しているが、基準部材２と平
行に設置されたガイド軸に沿ってボールねじ又はタイミ
ングベルト或いはチェーン等によりシート１の幅方向に
往復移動可能に設置されているものである。

【００２２】基準部材上面距離検出センサ５は、レーザ
ビーム型計測器３ｃの投光器３ａが発射するレーザビー
ム４の光路上に、該レーザビーム４の上部を遮光して基
準点を設定するナイフエッジを兼用させるべく、基準部
材２の中心上方で、該レーザビーム型計測器３ｃの一部
に設置しており、合成樹脂シート、非導電性シート、フ
イルム等には感応せず、基準部材２に感応して基準部材
２の上面までの距離を検出させるためのもので、例え
ば、渦電流型変位検出センサ、磁気感応型変位検出セン
サ、静電容量型変位検出センサの何れかで構成されるも
のである。

【００２３】流体噴射ノズル６は、プラスチックチュー
ブ等で構成し、基準部材上面距離検出センサ５の計測点
の近傍に向けて流体、例えば、エアを噴射して基準部材
２への圧接力を走行シート１に付与するために設置する
ものである。適用する流体は、通常ではエアが好ましい
が、シート１の製造条件等によっては、他の気体を使用
してもよい。

【００２４】上記流体噴射ノズル６は、図１に示すよう
に、基準部材上面距離検出センサ５の計測点に対して走
行シート１の少なくとも上流側に設置するものである。
このようにしておけば、基準部材上面距離検出センサ５
の計測点においては、走行シート１が、流体噴射ノズル
６から噴射される流体圧によって、基準部材２の上面に
圧接され、浮き上がりやバタツキを防止することができ
る。この場合、走行シート１の基準部材２への圧接力
は、流体噴射ノズル６から噴射される流体圧によって非
接触で与えることができるため、シート１に悪影響が及
ばず、ゴミ等の付着汚損の恐れもないのである。

【００２５】図２は本発明における流体噴射ノズル６を
基準部材上面距離検出センサ５の保護筒体５ａ内に設置
した実施例を示す要部拡大概略側面図であって、この場
合、基準部材上面距離検出センサ５は、適当な絶縁材料
（例えば、樹脂等）からなる充填材５ｂを介して保護筒
体５ａ内に支持されており、この充填材５ｂを利用して
流体噴射ノズル６を取付けるようにしたものである。
尚、保護筒体５ａを省略し、基準部材上面距離検出セン
サ５と流体噴射ノズル６とを樹脂で固着支持させてもよ
い。

【００２６】図３の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、流体
噴射ノズル６を基準部材上面距離検出センサ５の保護筒
体５ａ内に設置する場合の異なる具体例を示す概略平面
図であって、（Ａ）は流体噴射ノズル６を基準部材上面
距離検出センサ５の計測点の上流側に設置した場合を示
しており、（Ｂ）は上記計測点に対して走行シート１の
上流側と下流側に設置した場合を示しており、（Ｃ）は
上記計測点に対して走行シート１の上流側と下流側及び
これらに直交する位置の４個所に設置した場合を示して
おり、（Ｄ）は計測点に対して走行シート１の上流側と
下流側に線状（スリット状）に設置した場合を示してい
る。流体噴射ノズル６の設置方法は、上記図示例以外で
あってもよく、例えば、基準部材上面距離検出センサ５
の周囲に複数個を等配したり、或いは、矢印ａで示すよ
うに、シート１の走行方向に沿ってレーザビーム４の光
路上に設置してもよい。さらに、流体噴射ノズル６は、
流体の噴出口を細長いスリット、環状スリット、その
他、適宜のノズル形状としてもよい。

【００２７】また、上記流体噴射ノズル６は、基準部材
上面距離検出センサ５及びレーザビーム型計測器３ｃと
一体的にシート１の幅方向に移動可能に設置するのが好
ましい。このようにすれば、必要最小限の部分に極限し
てシート１に流体圧を作用させることができ、経済的か
つ合理的である。

【００２８】上記実施例は、非接触型シート厚み計測手
段３として、レーザビーム型計測器３ｃを例示したが、
本発明は、これ以外の非接触型シート厚み計測手段３で
構成したものにも適用することができる。以下、それら
を簡単に説明する。

【００２９】先ず、図４の（Ａ）は、基準部材２を跨い
で両側に対設された投光器３ａと受光器３ｂとからなる
レーザビーム型計測器３ｃと、基準部材２の上面までの
距離を計測する基準部材上面距離検出センサ５とで構成
されているが、この場合、基準部材上面距離検出センサ
５は、レーザビーム４の上部のナイフエッジを兼用して
いないタイプであって、シート１の厚さは、シート無し
の状態でのレーザビーム４の通過幅からシート有りの状
態でのレーザビーム４の通過幅を減算し、さらにこの値
を、基準部材上面距離検出センサ５の測定値で補正させ
て計測する構成である。

【００３０】次に、図４の（Ｂ）は、基準部材２を跨い
で両側に対設された光源３ｅとＣＣＤ撮像素子３ｆ及び
基準部材２の上面までの距離を計測する基準部材上面距
離検出センサ５とで構成され、シート１の厚さを、前記
基準部材上面距離検出センサ５の検出値からＣＣＤ撮像
素子３ｆの受光出力を減算して計測する構成である。

【００３１】さらに、図４の（Ｃ）は、基準部材２の上
方から計測点に向けてレーザビームを発する投光器３ｇ
と、前記計測点から反射してくるレーザビームを受光
し、その受光位置の変化でシートの厚みを計測する受光
器３ｈとからなるレーザービーム反射型計測器３ｉを用
いる場合である。この場合、投光器３ｇと受光器３ｈと
の中間位置に基準部材上面距離検出センサ５を設置し、
前記レーザービーム反射型計測器３ｉの計測値を基準部
材上面距離検出センサ５の測定値で補正させてもよいこ
とは勿論である。

【００３２】また、図５は、圧力エア供給源３ｊから圧
力調整器３ｋを介して供給されたエアを基準部材２の上
方から計測点に向けて噴出するエアノズル３ｌをシリン
ダ３ｍ内に挿入されたピストン３ｎのロッド３ｏに連結
し、エアノズル３ｌの背圧Ｐ１をシリンダ３ｍ内のピス
トン下部室に作用させ、ピストン上部室には圧力エア供
給源３ｊから圧力調整器３ｐを介して供給されたエア圧
Ｐ２を作用させ、Ｐ１とＰ２とがバランスするところで
ロッド３ｏの位置が決まり、このロッド３ｏの変位をリ
ニアゲージ３ｑで計測することにより、シート１の厚み
を計測する非接触エア式厚み計測装置３ｒを用いる場合
である。この場合、シート１の厚みが増加すると、エア
ノズル３ｌとシート１との隙間が減少して背圧Ｐ１が上
昇し、ピストン３ｎを押し上げ、また、シート１の厚み
が減少すると、エアノズル３ｌとシート１との隙間が増
大して背圧Ｐ１が低下し、ピストン３ｎを下げるため、
リニアゲージ３ｑでロッド３ｏの変位を検出してシート
１の厚みの変化を計測するのである。なお、エアノズル
３ｌに供給されるエア圧は、本発明における計測点近傍
への流体噴射ノズル６からの流体噴射圧力よりも低圧で
ある。

【００３３】図６の（Ａ）は、図４の（Ｂ）の構成とほ
ぼ同様な構成とされ、ＣＣＤ撮像素子は、光源からの光
又はレーザビームをシート１の幅方向の凹凸像として検
出する２次元ＣＣＤカメラ３ｓで構成し、図６の（Ｂ）
に示すような２次元画像としてＣＲＴに表示させ、か
つ、出力可能に構成されたものを用いる場合である。こ
の場合、基準部材上面距離検出センサ５の下面を、光源
からの光又はレーザビームの上部基準位置を設定するナ
イフエッジ３ｄに兼用するが、このナイフエッジ３ｄは
シート１の幅方向に長く形成しておくものである。

【００３４】本発明は、図１〜図６のいずれの実施例に
も適用可能であることを理解されたい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、基準部材上面距離検出
センサの計測点においては、走行シートが、流体噴射ノ
ズルから噴射される流体圧によって、基準部材の上面に
圧接され、浮き上がりやバタツキを防止することができ
る。この場合、走行シートの基準部材への圧接力は、流
体噴射ノズルから噴射される流体圧によって非接触で与
えることができるため、シートに悪影響が及ばず、ゴミ
等の付着汚損の恐れもないのである。また、必要最小限
の部分に極限してシートに流体圧を作用させることがで
き、経済的かつ合理的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート厚み計測装置の代表的実施例を
示す要部概略側面図。

【図２】本発明のシート厚み計測装置における流体噴射
ノズルの設置例を示す要部拡大概略側面図。

【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明における流
体噴射ノズルのロール上面距離検出センサに対する設置
例を示す概略平面図。

【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明を適用する非接触
型シート厚み計測手段の他の実施例の概略説明図。

【図５】本発明を適用する非接触エア式厚み計測装置の
概略構成の説明図。

【図６】（Ａ）は本発明を適用する２次元ＣＣＤカメラ
による非接触型シート厚み計測手段の説明図、（Ｂ）は
その出力画像をＣＲＴ画面に表示させた説明図。

【図７】従来のシート厚み計測装置の要部概略側面図。

【符号の説明】

１ シート ２ 基準部材 ３ 非接触型シート厚み計測手段 ３ｃ レーザビーム型計測器 ３ａ 投光器 ３ｂ 受光器 ４ レーザビーム ５ 基準部材上面距離検出センサ ６ 流体噴射ノズル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シートの走行方向に直交して配置された
   基準部材の上面にシートを接触走行させ、この基準部材
   の上方に配置された非接触型シート厚み計測手段により
   基準部材上のシートの厚みを計測する装置において、 前記計測手段の計測点の近傍に向けて流体を噴射して基
   準部材への圧接力を走行シートに付与する流体噴射ノズ
   ルを装備させたことを特徴とするシート厚み計測装置。
2. 【請求項２】 前記非接触型シート厚み計測手段が、前
   記基準部材を跨いで両側に対設された投光器と受光器と
   からなるレーザビーム型計測器と、基準部材上面までの
   距離を計測する基準部材上面距離検出センサとで構成さ
   れ、シートの厚さを、前記基準部材上面距離検出センサ
   の検出値からレーザビーム型計測器のレーザビーム遮光
   量を減算して計測する構成であることを特徴とする請求
   項１記載のシート厚み計測装置。
3. 【請求項３】 前記非接触型シート厚み計測手段が、前
   記基準部材を跨いで両側に対設された光源とＣＣＤ撮像
   素子及び基準部材上面までの距離を計測する基準部材上
   面距離検出センサとで構成され、シートの厚さを、前記
   基準部材上面距離検出センサの検出値からＣＣＤ撮像素
   子の受光出力を減算して計測する構成であることを特徴
   とする請求項１記載のシート厚み計測装置。
4. 【請求項４】 前記非接触型シート厚み計測手段が、前
   記基準部材の上方から計測点に向けてレーザビームを発
   する投光器と、前記計測点から反射してくるレーザビー
   ムを受光し、その受光位置の変化でシートの厚みを計測
   する受光器とからなるレーザービーム反射型計測器であ
   ることを特徴とする請求項１記載のシート厚み計測装
   置。
5. 【請求項５】 前記非接触型シート厚み計測手段が、一
   定圧のエアを前記基準部材の上方から計測点に向けて噴
   出するエアノズルをシリンダ内に挿入されたピストンの
   ロッドに連結し、前記エアノズルの背圧をシリンダ内の
   ピストン下部室に作用させ、ピストン上部室には常時一
   定圧のエア圧を前記背圧に対向作用させ、ピストンの上
   下部室に作用する両圧力がバランスすることによりエア
   ノズルとシートとの隙間が一定に保持され、シートの厚
   みの変化により前記隙間が変化して前記背圧が変化し、
   これにより、前記ピストンの両側の圧力がバランスする
   方向にピストンロッドが変位し、このロッドの変位をリ
   ニアゲージで計測することにより、シートの厚みを計測
   する非接触エア式厚み計測装置で構成されていることを
   特徴とする請求項１記載のシート厚み計測装置。
6. 【請求項６】 前記非接触型シート厚み計測手段が、シ
   ートの幅方向の厚みを計測する２次元ＣＣＤカメラで構
   成されていることを特徴とする請求項１記載のシート厚
   み計測装置。
7. 【請求項７】 流体噴射ノズルを、基準部材上面距離検
   出センサの計測点に対して走行シートの少なくとも上流
   側に設置したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに
   記載のシート厚み計測装置。
8. 【請求項８】 流体噴射ノズルを、基準部材上面距離検
   出センサの計測点に対して走行シートの上流側と下流
   側、又は、周囲、或いは、シート走行方向に沿って設置
   したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のシ
   ート厚み計測装置。
9. 【請求項９】 流体噴射ノズルを、基準部材上面距離検
   出センサ及びレーザビーム型計測器と一体的にシートの
   幅方向に移動可能に設置したことを特徴とする請求項１
   〜８の何れかに記載のシート厚み計測装置。