(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製軟質シートで構成された静止したウェブ状体の表面に所定形状の接触子を所定圧で当接させて当該ウェブ状体の厚みを計測する接触式厚み計測装置であって、
（ａ）前記接触子の位置を検出することで前記ウェブ状体の厚みを検出するセンサ、
（ｂ）前記ウェブ状体の表面に当接する前記接触子の当接速度を検出する当接速度検出手段、及び
（ｃ）前記接触子が前記ウェブ状体の表面に当接した時点からの経過時間を検出するタイマ手段を有し、
前記タイマ手段が前記接触子の厚み方向位置が安定する所定の安定化時間を検出した時点で前記センサによって前記ウェブ状体の厚みを検出し、当該厚みの計測値を、前記接触子の形状、前記ウェブ状体に対する前記接触子の当接圧、前記当接速度及び前記安定化時間と共に表示するようにした接触式厚み計測装置。
【請求項２】
前記ウェブ状体の厚みの計測値を、計測環境の温度と共に表示するようにした請求項１の接触式厚み計測装置。
【請求項３】
前記ウェブ状体の厚みの計測値を、計測環境の温度及び湿度と共に表示するようにした請求項１の接触式厚み計測装置。
【請求項４】
前記接触子を上下動させるリフタ駆動ユニットを有し、前記リフタ駆動ユニットによって、既存の手動操作する接触式厚み計測装置のセンサを自動的に上下動させるようにした請求項１から３のいずれか１項の接触式厚み計測装置。
【請求項５】
前記ウェブ状体を搬送するピンチロールユニットを有し、前記ピンチロールユニットによって、既存の手動操作する接触式厚み計測装置にウェブ状体を自動的に搬送するようにした請求項４の接触式厚み計測装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートやフィルム等のいわゆるウェブ状体の高精度な厚み計測に適した厚み計測装置、厚み計測値の表示方法及び厚み計測方法に係り、特に、計測値の客観性と信頼性を高めたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
シートやフィルム等のウェブ状体、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂製のシートやフィルム等のウェブ状体は、電池用セパレータ、包装用資材としてのフィルムやシート、粘着テープ、電気絶縁シート等に幅広く使用されている。
【０００３】
この種のウェブ状体は、近年、その用途の多様化に伴い、様々な構造と構成材が開発・提供されている。発泡構造、多層構造、多孔質構造、複合構造などはその例であって、これらを採用したウェブ状体は、その機能を１００％発揮するためには、厚みの精度や厚みのバラツキが目的に適合した水準を満足することが前提となる。
【０００４】
厚みの精度や厚みのバラツキが要求水準を満足しないと、ウェブ状体の本来の機能を発揮することができず、当該ウェブ状体を使用した製品の安全性や信頼性が大きく低下する。このため、ウェブ状体の厚み計測値は、ウェブ状体の品質管理項目として極めて重要視されている。
【０００５】
厚み計測装置は、大きく分けると、秤量（ｇ／ｍ2）を計測してこれを厚みに換算する秤量計測方式と、厚さを長さの次元で直接的に計測する直接計測方式に分類される。秤量計測方式は、β（ベータ）線、Ｘ線、赤外線あるいは他の電磁波を用いた方式、静電容量センサを使用した静電容量式、超音波センサを使用した超音波式等がある。
【０００６】
直接計測方式は、接触式センサを用いる接触式や、レーザ光を三角測量方式で用いるレーザ式、エアーサーボ機構を用いたエアー式、光学干渉を用いた干渉式、渦電流センサを含む磁気センサを用いた磁気センサ式がある。
【０００７】
秤量計測方式や、直接計測方式のレーザ式、干渉式等では、ウェブ状体に接触しないで非接触で厚みを計測するので、ウェブ状体を変形したり損傷したりするおそれがなく、自然状態のままのウェブ状体の厚みを高速で計測できるという長所がある。但し、ウェブ状体に接触しないといっても、ウェブ状体の非測定側（裏側）は基準ロールに接触させるのが普通であり、このような場合も含めて「非接触」という呼び方がされている。
【０００８】
しかし、β線やＸ線を使用した秤量計測方式では、ウェブ状体の周囲にある空気を通してウェブ状体の所定範囲の秤量を計測するため、空気の温度変化による空気密度の変化や、湿度変化による空気中水分量の変化が計測値（秤量）に大きく影響する。
【０００９】
また、赤外線式はウェブ状体の構成材の赤外線吸収量を厚さに換算するので、赤外線吸収係数が異なる複数の構成材を多層に重ねたウェブ状体や、一部にのみ赤外線吸収材料が含まれた複合構造のウェブ状体では、各層の厚さ分布の違い、あるいは赤外線吸収材料の不均一分布によって計測誤差が生じる。
【００１０】
同様に、静電容量式でも静電容量が異なる材料の不均一分布によって計測誤差が生じる。さらに、赤外線式や静電容量式を含む秤量計測方式は、赤外線吸収量や静電容量を厚みに換算するためにウェブ状体の素材毎にキャリブレーションが必要である。
【００１１】
これに対して直接計測方式は、ウェブ状体の厚さを長さの次元で直接的に計測するので、ウェブ状体の素材毎のキャリブレーションは不要であるが、三角測量方式を用いたレーザ式はウェブ状体の表面の凹凸が計測値に大きく影響し、エアー式はウェブ状体の表面の凹凸に加えて使用するエアーの温度等が計測値に大きく影響する。
【００１２】
また、磁気センサ式はそのセンサの温度特性のために周囲の空気の温度変化が計測値に大きく影響し、二次電池の極板のようにウェブ状体が強磁性体を含む場合も計測値に影響する。このように、前述した厚み計測装置は秤量計測方式でも直接計測方式でも、その計測値の客観性と信頼性に課題がある。
【００１３】
これに対して、マイクロメータ、ダイヤルゲージ、リニアゲージ、電気マイクロメータ等のように、接触子をウェブ状体の表面に直接当接させて厚みを計測する接触式の厚み計測装置は、ウェブ状体の材質、構成材の構造、色等の影響を受けにくいという利点がある。
【００１４】
また、機械的に絶対厚さ（長さ）を計測するため、厚さ（長さ）と計測値の対応関係が明確であり、サブミクロン精度の厚み計測も可能である。このため、ブロックゲージ等の実量器（Material measure）を使用して装置を容易に校正可能であり、トレーサビリティを確保しやすいという利点がある。
【００１５】
この接触式は、ウェブ状体を静止させて計測する静止計測方式と、ウェブ状体を移動させながら連続計測する連続計測方式に分類される。特許文献１（特開２００８−２９２３７４号公報）は静止計測方式の厚み計測装置を開示し、特許文献２（特開２０００−２９２１０６号公報）は連続計測方式の厚み計測装置を開示している。この種の厚み計測装置は、接触子をウェブ状体の表面に当て、当該接触子に機械的に連結したセンサや、接触子の端部位置を光学式に検出するセンサ等で厚さを計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００８−２９２３７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
静止計測方式は連続計測方式に比べて計測時間が長くかかるが、静止状態で計測するので高精度の計測が可能である。しかし、計測環境（温度、湿度）を一定にして同じ厚みのウェブ状体に同じ圧力で接触子を当接させて計測しても、当該ウェブ状体の構造や構成材の種類によって、計測時点での接触子の厚み方向の位置がばらつく可能性があり、計測値の客観性と信頼性の両面で課題があった。
【００１８】
また、連続計測方式はウェブ状体を移動させながら計測するため、厚みのトレンドが精密に計測でき、長いウェブ状体でもその全長を短時間で計測することが可能であるという長所がある。しかし、ウェブ状体の構造と構成材の種類に加え、ウェブ状体の移動速度との相対的な関係によって、静止計測方式と同様に厚み計測値がばらつく可能性があり、前記と同様の課題があった。
【００１９】
日本工業規格のＪＩＳ（ＪＩＳＫ７１３０）あるいは国際標準化機構のＩＳＯ（ＩＳＯ４５９３、ＩＳＯ４５９１）は、プラスチックフィルム又はシートの厚みの計測要領について規定している。しかし、ＪＩＳＫ７１３０で規定する質量法のＢ１法やＢ２法は今日要求される細部までの高精度の厚み計測は不可能であり、加えてＢ１法では労力と時間がかかり過ぎ、Ｂ２法はロール製品の平均厚みを測定するものであり、ウェブの細部の厚みを精密に計測することはできない。
【００２０】
また、ＪＩＳＫ７１３０で規定する機械的走査のＡ法は、接触子の形状や接触圧の参考値等（例えば接触子が球面の場合は測定面の直径：５ｍｍ以上、半径：１５ｍｍ〜５０ｍｍ、球面にかかる力：０．１Ｎ〜０．５Ｎ）を規定するが、その他の計測要領は特に規定しておらず、今後の技術動向によって必要があれば改訂するとしている。
【００２１】
しかしながら、厚み計測値の客観性と信頼性を確保しつつウェブ状体の厚み計測を如何に高精度で行うかは、関連技術分野において益々重要な課題となりつつあり、ウェブ状体を使用した例えば電池や食品用包装材等の製品の安全性と信頼性を高めるためにも、当該課題の早期解決が望まれていた。
【００２２】
本発明は、ウェブ状体の厚み計測値の客観性と信頼性を高めることができる接触式厚み計測装置、厚み計測値の表示方法及び計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記課題を解決するため、本発明は、静止したウェブ状体の表面に所定形状の接触子を所定圧で当接させて当該ウェブ状体の厚みを計測する接触式厚み計測装置であって、（ａ）前記接触子の位置を検出することで前記ウェブ状体の厚みを検出するセンサ、（ｂ）前記ウェブ状体の表面に当接する前記接触子の当接速度を検出する当接速度検出手段、及び（ｃ）前記接触子が前記ウェブ状体の表面に当接した時点からの経過時間を検出するタイマ手段を有し、前記タイマ手段が前記接触子の厚み方向位置が安定する所定の経過時間を検出した段階で前記センサによって前記ウェブ状体の厚みを検出するようにした。なお、前記センサを除く接触式厚み計測装置の構成を、ウェブ状体の厚みを検出するセンサを有する手動操作式の別の接触式厚み計測装置に取り付け可能に構成してもよい。
【００２４】
ここで「厚み方向位置が安定する」とは、接触子の厚み方向位置が一定になる場合と、厚み方向位置が変化し続けてはいるが、その変化量が経過時間に対して微小であり、必要とする測定精度に影響しない場合を含むものとする。
【００２５】
厚み方向位置が完全に一定になるまで待ってから測定した値の方が一般的には測定精度は高いと考えられるが、測定対象のウェブ状体の種類によっては、接触子がウェブ状体に当接してから３０秒以上を経過してもなお厚み方向位置が変化（低下）し続ける場合がある。このようなウェブ状体の場合は、時間を掛けて厚み方向位置が完全に一定になってから測定値を得たとしても、その測定値の精度が「高い」とは必ずしもいえない。「測定値」は接触子の当接圧と当接時間によって変わるからである。
【００２６】
従って、測定能率との関係で当接後の適当に短い一定時間（例えば５秒以内）を経過した時点で測定値を得るのが現実的な測定方法であるといえる。
【００２７】
また、本発明の計測値の表示方法は、静止式の場合、厚みの計測値を、（ａ）前記接触子の形状、（ｂ）前記ウェブ状体に対する前記接触子の当接圧、（ｃ）前記速度検出手段によって検出された当接速度、及び（ｄ）前記タイマ手段によって検出された経過時間と共に表示する。なお、これに加えて計測環境の温度及び湿度の表示を追加してもよい。
【００２８】
また、本発明の厚み計測方法は、静止式の場合、（ａ）前記ウェブ状体の表面に当接する前記接触子の当接速度を一定にし、（ｂ）前記接触子が前記ウェブ状体の表面に当接した時点から、前記接触子の厚み方向位置が安定する所定の時間が経過した後の前記接触子の位置を検出することで前記ウェブ状体の厚みを検出する。
【００２９】
また、本発明の厚み計測装置は、連続的に送り駆動されるウェブ状体の表面に所定形状の接触子を所定圧で当接させて当該ウェブ状体の厚みを連続的に計測する連続式厚み計測装置であって、（ａ）前記接触子の位置を検出することで前記ウェブ状体の厚みを検出するセンサ、及び（ｂ）前記ウェブ状体の送り速度を検出する速度検出手段を有する。
【００３０】
また、本発明の厚み計測値の表示方法は、連続式の場合、ウェブ状体の厚みの計測値を、（ａ）前記接触子の形状、（ｂ）前記ウェブ状体に対する前記接触子の当接圧、及び（ｃ）前記速度検出手段で検出された送り速度と共に表示する。なお、これに加えて計測環境の温度及び湿度の表示を追加してもよい。
【００３１】
また、本発明の厚み計測方法は、連続式の場合、ウェブ状体の送り速度を一定にしてウェブ状体の厚みを計測する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、静止式の厚み計測装置と計測方法の場合、ウェブ状体に対する接触子の当接速度を一定にすると共に、接触子がウェブ状体に当接してから所定時間が経過してからセンサによって厚みを計測することで、計測値の精度が高まり、当該測定値の客観性と信頼性が高まる。また、計測値の表示方法として接触子の形状に加えてその当接圧、当接速度及び当接時間も併せて表示するので、同様に計測値の客観性と信頼性が高まる。
【００３３】
また、連続式の厚み計測装置と計測方法の場合、ウェブ状体の送り速度を一定にすることで計測値の精度が高まり、当該測定値の客観性と信頼性が高まる。また、計測値の表示方法として接触子の形状に加えてその当接圧とウェブ状体の送り速度も併せて表示するので、同様に計測値の客観性と信頼性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る接触式厚み計測装置（静止式）の概略図である。
【図１Ｂ】同計測装置の要部の概略側面図である。
【図１Ｃ】同計測装置の接触子の昇降作動を時間軸に沿って示す図である。
【図１Ｄ】同計測装置の接触子の下死点付近の昇降作動を時間軸に沿って拡大した図である。
【図１Ｅ】同計測装置の構成図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態に係る接触式厚み計測装置（連続式）の概略図である。
【図２Ｂ】同計測装置の要部の概略側面図である。
【図２Ｃ】同計測装置の構成図である。
【図３Ａ】第１実施形態の接触子の接触時間と厚み計測値の実験結果を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａの結果をグラフ化した図である。
【図４Ａ】第２実施形態の計測装置の速度設定目盛とウェブ状体の搬送速度との関係を示す図である。
【図４Ｂ】第２実施形態の計測装置の速度設定目盛（ウェブ状体の搬送速度）及び当接圧を変えた時のウェブ状体の厚み計測値をグラフ化した図である。
【図５】厚み計測装置のモニタの表示画面の略図である。
【図６Ａ】既存の手動操作する接触式厚み計測装置を利用した本発明の適用例を示す図である。
【図６Ｂ】既存の手動操作する接触式厚み計測装置を利用した本発明の適用例を示す図である。
【図６Ｃ】既存の手動操作する接触式厚み計測装置を利用した本発明の適用例を示す図である。
【図６Ｄ】既存の手動操作する接触式厚み計測装置を利用した本発明の適用例を示す図である。
【図６Ｅ】既存の手動操作する接触式厚み計測装置を利用した本発明の適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態に係る厚み計測装置を図面に基づいて説明する。図１Ａ〜図１Ｂは第１実施形態に係る静止式の接触式厚み計測装置１０を示し、図２Ａ〜図２Ｂは第２実施形態に係る連続式の接触式厚み計測装置２０を示す。
【００３６】
従来の厚み計測装置は、図１Ａ〜図１Ｂ、図２Ａ〜図２Ｂの厚みセンサ１１と同等のセンサを備えているが、制御装置２７を備えていないので、厚みセンサを手動で昇降操作している。本発明の実施形態に係る計測装置１０、２０は、このような既存の厚みセンサにも容易に取り付け可能であり（取り付け例は後述する）、これにより従来の厚み計測装置を使用して本発明に係る厚み計測方法を容易に実行することができる。
【００３７】
（第１実施形態に係る厚み計測装置）
この第１実施形態に係る厚み計測装置１０は静止式であって、ウェブ状体１２を静止させた状態でその厚みを計測する。図１Ａに示すように、厚み計測装置１０は縦に配置した厚みセンサ１１を有する。この厚みセンサ１１は、被計測体としてのウェブ状体１２をロール状に捲回して自由に回転可能なウェブロール１３と、当該ウェブロール１３から水平方向左側に引き出されたウェブ状体１２を図１Ａの左方向に間欠的に送り駆動する送り用ピンチロール１４の中間に配置されている。
【００３８】
厚みセンサ１１は可動側の接触子１５と固定側の接触子１６との間にウェブ状体１２を挟んでその厚みを測定するもので、縦型のシリンダ１１ａと、当該シリンダ１１ａの下端部から上下動可能に突出した作動軸１１ｂを有し、当該作動軸１１ｂの下端部に前記可動側の接触子１５が固定されている。厚みセンサ１１のシリンダ１１ａの内部には作動軸１１ｂの位置ないしストローク量を検出するための検出素子が収納されている。そして厚みセンサ１１の計測値を制御装置２７に取り込むようにしている。
【００３９】
なお、通常の厚みセンサはシリンダ１１ａの内部に作動軸１１ｂを常時下方に付勢するバネが収納されたものがあるが、このバネを使用したものは作動軸１１ｂのストロークによってウェブ状体１２に当接した時の接触子１５の当接圧が変わる。そこで、この実施形態ではこのような内蔵バネを使用しないで、作動軸１１ｂにフランジ１１ｃと接触子１５の重さを加えた自重で当接圧を設定するようにした。この当接圧は、ウェブ状体１２の種類等に対応してフランジ１１ｃに錘を追加する等の方法で適宜増加することができる。また、厚みセンサ１１自体を他の厚みセンサに交換することも可能である。
【００４０】
上下の接触子１５、１６は摩耗耐久性のある金属、樹脂、ダイヤモンド、ルビー等で形成され、上側の可動側接触子１５は下向き球面形状とされ、下側の固定側接触子１６は水平な上面を有する円板状とされている。そして作動軸１１ｂの延長線上に、可動側接触子１５の下面の球面の最下点が位置し、接触子１５のこの最下点を中心とする所定半径の円形領域がウェブ状体１２の上面に接触するようになっている。なお、固定側の接触子１６も可動側の接触子１５と同じように球面形状にしてもよく、このように球面同士の接触子とすることで、曲げにくいウェブ状体１２などの厚み測定が容易になる。
【００４１】
厚みセンサ１１の作動軸１１ｂの中間高さ位置に、水平な円形フランジ１１ｃが一体に形成されている。また、厚みセンサ１１の側方に、上下両端に水平部分を有する板金等を使用したリフタ２１が上下動可能に配置されている。そしてこのリフタ２１の下端水平部分２１ａが、フランジ１１ｃと接触子１５の間に配置されている。
【００４２】
リフタ２１の上端水平部分２１ｂの下側にリフタ上下動用の偏心カム２２が配置され、当該偏心カム２２の回転によってリフタ２１が上下動するようになっている。リフタ２１は上死点付近で停止するようになっており、測定開始により偏心カム２２の回転によって下降を開始する。
【００４３】
偏心カム２２は、制御装置２７によって駆動制御されるモータ２３で回転駆動され、当該モータ２３の回転軸の回転角度がロータリエンコーダ２４で検出されて制御装置２７に入力されるようになっている。前記モータ２３は各種のモータを使用可能であるが、回転速度の変動が少ないサーボモータが望ましい。偏心カム２２は、具体的には、円筒体の回転軸を中心からややずらした単純な偏心カムや、リフタ２１の時間−高さ曲線が正確な正弦波を描くように加工した特殊形状の偏心カム、或いはリフタ２１の時間−高さ関係が直線状となるように加工した特殊形状の偏心カムを使用することができる。
【００４４】
前記送り用ピンチロール１４は、上側ピンチロール１４ａと下側ピンチロール１４ｂの上下一対で構成されている。上側ピンチロール１４ａはレリーズレバー１７の下端部に回転自在に支持され、バネ１８の力で常時下方に付勢された状態で上下方向に揺動可能とされている。そして、このレリーズレバー１７を計測開始時に手動で押し下げることで上側ピンチロール１４ａを持ち上げ、下側ピンチロール１４ｂとの間に出来た隙間にウェブ状体１２の先端を挟み込んでからレリーズレバー１７から手を離す。この状態でモータ２５を駆動することでウェブ状体１２が図１Ａで左側に送られる。
【００４５】
下側ピンチロール１４ｂはモータ２５で連続的に駆動され、上側ピンチロール１４ａとの間にバネ１８の力でウェブ状体１２を挟み込むことで、当該ウェブ状体１２を矢印方向に送るようになっている。モータ２５は制御装置２７で駆動制御され、その回転軸の回転角度がロータリエンコーダ２６で検出されて制御装置２７に入力されるようになっている。そして、下側ピンチロール１４ｂの回転数に基づいて算出されたウェブ状体１２の所定の送り量毎にモータ２５を一時停止し、その一時停止の間に厚みセンサ１１でウェブ状体１２の厚みを計測し、その計測値を制御装置２７に取り込むようにしている。
【００４６】
制御装置２７はパソコン２８に連結され、ロータリエンコーダ２４、２６の出力を制御装置２７を介してパソコン２８に取り込むようにしている。また、制御装置２７には接触子１５を昇降させるモータ２３の回転速度を設定する第１設定器３４と、ウェブ状体１２を送るモータ２５の回転速度を設定するための第２設定器３５が接続されている。そして第１設定器３４によってモータ２３の回転数が設定され、第２設定器３５によってウェブ状体１２の送り速度が設定されるようになっている。
【００４７】
また、パソコン２８には、キーボード２９、プリンタ３０、ハードディスク等の外部記憶装置３１が接続され、キーボード２９は計測用各種パラメータを設定するための設定器としても使用可能にしてある。
【００４８】
（静止式厚み計測装置の作動）
静止式厚み計測装置１０は以上のように構成され、図１Ｂの鎖線ようにリフタ２１を上昇させ、その下端水平部分２１ａで厚みセンサ１１のフランジ１１ｃを持ち上げた状態にして接触子１５をウェブ状体１２から上方に離間させ、この離間状態でウェブ状体１２を矢印方向に所定長さだけ送る。
【００４９】
ウェブ状体１２の送りは、図１Ａのレリーズレバー１７に対する矢印方向の力を解除し、これにより送り用ピンチロール１４（１４ａ、１４ｂ）を閉じた状態にし、制御装置２７から送り用モータ２５に駆動信号を送ることで実行される。レリーズレバー１７に対する力を解除すると、バネ１８の力で上側ピンチロール１４ａと下側ピンチロール１４ｂの間にウェブ状体１２が挟み込まれる。この状態でモータ２５が駆動すると、下側ピンチロール１４ｂからウェブ状体１２に送り力が伝達されてウェブ状体１２が矢印方向に移動する。
【００５０】
このようにしてウェブ状体１２を矢印方向に所定長さ送った後、制御装置２７からの信号でモータ２５を一時的に停止させる。これによりウェブ状体１２の送りが停止するので、この停止状態において、今度は厚みセンサ１１の接触子１５の昇降用モータ２３を駆動して偏心カムを回転させる。偏心カム２２が回転するとリフタ２１が下降し、接触子１５がウェブ状体１２の上面に当接し、厚みセンサ１１によってウェブ状体１２の厚みが計測される。厚みセンサ１１によって厚み計測値を計測するタイミングは、例えばロータリエンコーダ２４からの信号をトリガー信号として使用することで制御する。なお、ウェブ状体１２の端部を計測するには、当該端部に搬送用リード紙又は搬送用フィルムを両面テープ又は接着剤等で接続し、当該リード紙又はフィルムをピンチロール１４に挟んでウェブ状体１２の端部付近を接触子１５の下まで送る。
【００５１】
偏心カム２２を連続的に回転させた場合、接触子１５の昇降作動は、図１Ｃのように、横軸に時間を取り、縦軸に固定側接触子１６の上面を基準とした計測用接触子１５の高さを取った場合、正弦曲線を描く。このような正弦曲線の運動を１サイクルで間欠的又は連続的に行わせることで、接触子１５はウェブ状体１２の上面に対して当接と離間を繰り返す。
【００５２】
接触子１５は図１Ｃの正弦曲線の下死点に到来する手前でウェブ状体１２の上面に当接するように設定され、この当接した時点Ｔ１は厚みセンサ１１の計測値から読み取ることができるようにしてある。すなわち、図１Ｄのように、接触子１５が時点Ｔ１でウェブ状体１２に当接すると、それまでの正弦波曲線の傾斜度が急変して不連続的な変化をする。この不連続点を検出することで時点Ｔ１を検出する。そして、この時点Ｔ１における正弦曲線の接線角度（ｄｈ／ｄｔ）を演算することで、接触子１５がウェブ状体１２に当接した瞬間の当接速度を知ることができる。また、当該速度を求める他の方法としては、前記不連続点で測定した接触子の高さと、不連続点の直前に測定した接触子の高さとの差を、両者の測定時間差で除算することで演算することも可能である。
【００５３】
この当接速度の演算は、パソコン２８に搭載する演算ソフトで容易に行うことができ、この場合は厚みセンサ１１とパソコン２８が実質的に本発明の当接速度検出手段を構成する。図１Ｅは厚み計測装置１０の簡略化したブロック図であり、厚みセンサ、当接速度検出手段及びタイマ手段で厚み計測装置１０が構成されることを示している。この厚み計測装置１０に接触子１５の当接圧を入力する。接触子１５の当接圧は、前述したように厚みセンサ１１の作動軸１１ｂのフランジ１１ｃに錘を追加することで増加することができるので、接触子１５、フランジ１１ｃ及び錘を含めた作動軸１１ｂ全体の自重を厚み計測装置１０に入力する。
【００５４】
厚みセンサ１１がウェブ状体１２の厚みを計測するタイミングは、前述したように、例えばロータリエンコーダ２４からの信号をトリガー信号として使用することで制御するが、詳しくは、接触子１５がウェブ状体１２に当接してから所定時間が経過した時点で計測する。ウェブ状体１２が剛体であれば接触子１５がウェブ状体１２に当接した瞬間の厚みセンサ１１の計測値を読み取ればよいが、ウェブ状体１２の柔らかさの程度と接触子１５の当接圧に応じて、接触子１５がウェブ状体１２の表面からある程度沈み込む。このため、接触子１５がウェブ状体１２に当接してから接触子１５の厚み方向位置が安定するまでに所定の時間がかかる。
【００５５】
この所定の時間は、図示すると図１ＤのＴ１とＴ２の間の長さになるが、この時間はウェブ状体１２の構造と構成材の種類、時点Ｔ１での接触子１５の当接速度と当接圧及び計測環境（温度、湿度）によって異なることが分かった。そこで、接触子１５の当接速度、当接圧及び計測環境を一定にすることを前提として、計測するウェブ状体１２の構造と構成材の種類によって安定化時間（Ｔ２−Ｔ１）がどのくらいの長さになるのかを予め調べておき、この安定化時間を経過してから厚みセンサ１１の計測値を取るようにする。この安定化時間が経過したか否かは、パソコン２８に搭載する演算ソフトで簡単に判定することができ、この場合は厚みセンサ１１とパソコン２８が実質的に本発明のタイマ手段を構成する。
【００５６】
安定化時間を経過する前は、Ｔ１からＴ２に至る間で接触子１５がウェブ状体１２に当接した状態で沈下し続けているため厚みセンサ１１の計測値が安定していないが、それ以後は接触子１５の沈下速度が安静化するのでバラツキのない計測値を読み取ることができる。
【００５７】
このようにしてウェブ状体１２の厚みを計測した後、時点Ｔ３で偏心カムを回転させることによりリフタ２１で接触子１５を上昇させた後、次の計測箇所が接触子１５の真下に来るまでウェブ状体１２を送り用ピンチロール１４によって矢印方向に送る。時点Ｔ２からＴ３までの時間は任意でよいが、計測時間を無駄にしないためにＴ２〜Ｔ３はできるだけ短くするとよい。このようにウェブ状体１２の送りと厚みセンサ１１の計測を交互に繰り返すことでウェブ状体１２の送り方向所定間隔でウェブ状体１２の厚みが計測される。
【００５８】
次に、厚さ９００μｍの軟質シートをウェブ状体の試料として、可動側接触子の当接圧と当接速度（下降速度）を３段階に代えて行った厚み計測の実験結果を図３Ａと図３Ｂに示す。図３Ｂは図３Ａをグラフ化したものである。可動側接触子は当接面が直径φ５ｍｍの平面であるものを使用し、固定側接触子はセラミックの平面を有するもの（センサスタンド）を使用した。図３Ａの目盛設定（２０、５０、１００）は下降速度設定用の機器側の目盛である。
【００５９】
３段階の当接圧のうちの１番目の当接圧は、厚みセンサ１１の接触子１５の自重に作動軸１１ｂとフランジ１１ｃの自重を加えた重さ１９．８ｇである。厚みセンサ１１のシリンダ１１ａに内蔵したバネは外してある。２番目と３番目の当接圧は、３１．４ｇと３１．６ｇの２種類の錘を順番に接触子１５の上のフランジ１１ｃに載せて当接圧を増やすやり方で設定した。従って、２番目の当接圧は１９．８＋３１．４＝５１．２ｇ、３番目の当接圧は１９．８＋３１．４＋３１．６＝８２．８ｇである。
【００６０】
図３Ｂの横軸は、測定開始から経過時間（ｍｓ：ミリセカンド）である。そして各グラフの●印が、可動側接触子がウェブ状体の試料に当接したと考えられる時点を示し、その右側の○印が当接後１秒、２秒、５秒の厚さを示している。また、図３Ｂの縦軸は試料の厚さの変化をコンピュータ（パソコン）で読み取った結果である。
測定は同一条件で連続して３回行い、その平均値を図３Ａの厚さ（μｍ）として記載している。この際、２回目と３回目の測定は前回測定から約１分後に開始した。
【００６１】
実験に使用した機器は以下の通りである。
１）リニアゲージ：ミツトヨ製  特注品（０２ＡＤＪ６４０）
２）ゲージスタンド：ＰＥＡＣＯＣＫ製  ＴＹＰＥ：ＰＤＳ−２
３）パソコン：ＮＥＣ製
４）使用ソフト：山文電気製専用ソフト（Ｖｅｒ．２．０．０．８）
５）上部接触子：φ５ｍｍ平面（継足２０ｍｍ）
【００６２】
この実験結果から分かるように、接触子がウェブ状体に当接してから約２秒（約２０００ｍｓ）経過すると、厚み測定値がほぼ一定になる。当接後２秒を経過する前は厚みの変化が大きく、この段階で測定値を得ると誤差が大きすぎるが、それ以後は厚み測定値が次第に安定する。そしてグラフ右端の５秒経過時点では測定値が殆ど変わらないか、変わったとしても測定要求精度に影響がない程度の変化になる。そこで、図３Ｂの厚み測定値がほぼ一定になる所定の時間経過後の測定値を得ると共に、当該測定値を得た時点（当接後の経過時間と当接圧）を明確化することで、測定値の客観性を確保することができる。
【００６３】
（第２実施形態に係る厚み計測装置）
次に、本発明の第２実施形態に係る厚み計測装置２０を図２Ａ、図２Ｂにより説明する。この厚み計測装置２０は連続式であって、ウェブ状体１２を連続的に移動させながらその厚みを連続的に計測する。この厚み計測装置２０は第１実施形態の厚み計測装置１０の偏心カム２２、モータ２３、ロータリエンコーダ２４、第１設定器３４が無く、制御装置２７に表示器２７ａが接続されている。そして当該表示器２７ａにウェブ状体１２の送り速度がオンラインで表示されるようになっている。
【００６４】
また、上下の接触子１５、１９を共に可動接触子とし、接触子の形状も上下で同じ球面形状に揃えている。そして下側の接触子１９の変位量を厚みセンサ４１で検知し、上下の接触子１５、１９の高さ位置をそれぞれ制御装置２７に取り込むようにしている。厚めのウェブ状体１２等を測定する場合、図１Ａ、図１Ｂのような固定側の平面状の接触子１６ではウェブ状体１２の下面との間に隙間が発生して測定誤差が発生する可能性がある。そこで、このように上下とも可動接触子とすることで厚めのウェブ状体１２等の測定誤差を排除することができる。
【００６５】
（連続式厚み計測装置の作動）
連続式の厚み計測装置２０で厚みを計測する時は、レリーズレバー１７を下げ、ウェブ状体１２を連続的に送る。これにより、ウェブ状体１２は上下のピンチロール１４ａ、１４ｂで挟まれた状態で矢印方向に所定速度で連続移動する。ウェブ状体１２の厚みは、厚みセンサ１１、４１によって連続的に検出され、厚み計測値として制御装置２７を経由してパソコン２８に取り込まれる。厚みセンサ１１、４１によって厚み計測値を連続的に検出する検出サイクルは、ロータリエンコーダ２６からの信号をトリガー信号として使用することで制御する。この連続式厚み計測装置においても、静止式と同様に、ウェブ状体１２の端部に搬送用リード紙又は搬送用フィルムを両面テープ又は接着剤等で接続し、当該リード紙又はフィルムをピンチロール１４に挟んでウェブ状体１２の端部付近を接触子１５の下まで送ることで、ウェブ状体１２の端部も計測することができる。
【００６６】
次に、厚み計測装置２０におけるウェブ状体１２の送り速度Ｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）と計測値（μｍ）の関係を実験で確認した結果を図４Ａ、図４Ｂにより説明する。図４Ａは図２Ａ、図２Ｂの第２設定器３５の速度設定目盛とウェブ状体の搬送速度の関係を示すグラフである。この実験では、ウェブ状体の搬送速度を、目盛２５（７．１ｍｍ／ｓ）、４５（１７．１ｍｍ／ｓ）、１００（３９．２ｍｍ／ｓ）の３段階で変化させてウェブ状体を搬送し、接触子１５の当接圧をＰ1（２１．５ｇ、５２．９ｇ、８４．５ｇ）の３段階で変化させていった時の計測値の変化を記録した。
【００６７】
３段階の当接圧のうちの１番目の当接圧は、厚みセンサ１１の接触子１５の自重に作動軸１１ｂとフランジ１１ｃの自重を加えた重さ２１．５ｇである。２番目と３番目の当接圧は、３１．４ｇと３１．６ｇの２種類の錘を順番に接触子１５の上のフランジ１１ｃに載せて当接圧を増やすやり方で設定した。従って、２番目の当接圧は２１．５＋３１．４＝５２．９ｇ、３番目の当接圧は２１．５＋３１．４＋３１．６＝８４．５ｇである。計測対象は硬度６３、幅５０ｍｍ、長さ１ｍ、呼び厚さ１ｍｍの天然ゴム系ゴムシートである。
【００６８】
前記実験に使用した機器は以下の通りである。
１）厚み計測装置：ＴＯＦ−５Ｒ０１  山文電気製  ＤＥＭＯ−１０
センサ分解能：０．１μｍ、計測ピッチ：１ｍｍ、移動平均：なし、
押し圧：０．４±０．１Ｎ（２１．５ｇ）、
接触子：（上）鉄製７Ｒ球面、（下）φ８ｍｍ平面
２）パソコン：Ｆｕｊｉｔｓｕ製：ＦＭＶ−Ａ２２２０
３）使用ソフト：山文電気製専用ソフト：Ｖｅｒ．２．１．６．７
４）厚みセンサ：マイクロメータ  ミツトヨ製ＭＤＣ−２５Ｍ
【００６９】
この実験の結果、送り速度が大きくなるほど計測値（Ｘ１〜Ｘ９）が増大することが分かった。但し、この増大の仕方は、ウェブ状体１２の構造と構成材の種類によって異なることも分かった（ゴムシート以外の他の試料の実験結果は省略）。そこで、測定値の客観性の観点から、計測対象の種類毎に図４Ｂの送り速度−計測値の特性曲線を予め調べておき、計測値を表示する場合は、当該表示と共にそれが特性曲線のどの部分に相当するのかが客観的に分かるようにしておくのが望ましい。
【００７０】
従って、連続的に送り駆動されるウェブ状体１２に所定形状の接触子を所定圧で当接させる場合、本発明を図２Ｃに示すように厚みセンサと送り速度検出手段で構成することができる。そして送り速度は、例えばロータリエンコーダ２６からの回転角度の信号を、制御装置２７を経由してパソコン２８に取り込んだ後、パソコン２８に搭載する演算ソフトで演算することができる。この場合、ロータリエンコーダ２６とパソコン２８が送り速度検出手段を構成する。この厚み計測装置２０に接触子１５の当接圧を入力する。接触子１５の当接圧は、前述したように厚みセンサ１１の作動軸１１ｂのフランジ１１ｃに錘を追加することで増加することができるので、接触子１５、フランジ１１ｃ及び錘を含めた作動軸１１ｂ全体の自重を厚み計測装置２０に入力する。
【００７１】
次に、静止式と連続式の厚み計測値の表示方法を図５により説明する。この図はモニタ３３に表示する例であって、上から順番に、厚み計測値（μｍ）、当接圧（当接瞬間圧）（Ｎ）、当接速度（ｍｍ／ｓ）、上下接触子の当接面の曲率半径（ｍｍ）、接触してから計測するまでの当接時間（ｓｅｃ）、ウェブ状体送り速度（ｍｍ／ｓ）である。また、右側に計測環境の温度と湿度を表示してある。
当接時間は静止式厚み計測装置１０の時のみ表示し、ウェブ状体送り速度は連続式厚み計測装置２０の時のみ表示する。
以上のように厚み計測値と共に各種数値を表示することで、当該計測値の客観性と信頼性が高まる。
【００７２】
図５のような表示方法は、モニタ３３に表示するだけでなく、厚み計測値をデータとしてハードディクスなどの記録媒体に記録したり、記録紙に印刷したりする場合にも適用することができ、本発明の表示方法はこのような表示形態も対象とする。
【００７３】
最後に、既存の厚み計測装置に本発明の実施形態に係る計測装置を取り付けた例を図６Ａ〜図６Ｅにより説明する。図６Ａは既存の厚み計測装置５０と本発明の実施形態に係る計測装置（制御装置２７、パソコン２８、モニタ３３、接触子持ち上げ用のリフタ駆動ユニット６０、ウェブ状体搬送用ピンチロールユニット７０等）を示したものである。
【００７４】
既存の厚み計測装置５０は、前記下側接触子１６、１９と同じ役目をするベース５０ａと、このベース５０ａの上に設けた支柱５０ｂと、支柱５０ｂに高さ調整可能に取り付けたクランプ５０ｃを有し、クランプ５０ｃの先端にロックレバー５０ｄによって厚みセンサ５１を取り付けている。そしてこの厚みセンサ５１に図示しないレリーズを装着し、当該レリーズの操作によって接触子５５をベース５０ａに対して上下動させるようにしている。
【００７５】
従来はこのような装置を使用して、レリーズ等を介して手動によりシート状体１２の厚みを測定していたので、測定点と測定回数が多くなると作業が大変であり、また測定値の客観性を確保することが難しかった。
【００７６】
本発明に係る厚み計測装置は、このような既存の手動式厚み計測装置に簡単に取り付けて自動計測装置として使用することができる。すなわち、厚みセンサ５１の出力を制御装置２７のインターフェースを介してパソコン２８に取り込むように配線する。また、接触子５５の上方に適当な長さの継足を使用してフランジ５１ｃを取り付け、このフランジ５１ｃの下側に、水平板状のリフタ６１の水平二股状先端６１ａを左右方向に隙間を開けた状態で挿入する。測定時はフランジ５１ｃとリフタ６１の先端６１ａとの間に隙間を形成することは前述の実施形態と同様である。リフタ６１の基端側はリフタ駆動ユニット６０に支持され、リフタ駆動ユニット６０に内蔵されたカム機構によってリフタ６１が上下動するようになっている。このカム機構は前記実施形態で説明したものと同様のものである。
【００７７】
一方、ウェブ状体１２はピンチロールユニット７０で巻取ることで矢印方向に搬送する。このピンチロールユニット７０は、前述した送り用ピンチロール１４と同様のものである。ピンチロールユニット７０を駆動すると、ウェブ状体１２はベース５０ａの上を滑りながら搬送される。このベース５０ａは、本発明の実施形態の下側の固定側接触子１６、１９として機能する。なお、図６Ｄのように、ウェブ状体１２の搬送の邪魔にならないように、リフタ６１はウェブ状体１２の搬送方向に対して斜めに配置するとよい。
【００７８】
前述のように各機器を配置し、リフタ駆動ユニット６０とピンチロールユニット７０を駆動することで前述した実施形態と同様にウェブ状体１２の厚みを自動的に測定することができる。これにより、既存の厚み計測装置の測定値を使用してユーザが行ってきた厚み管理手法を変更することなく厚み計測を自動化することが可能になる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、接触子のウェブ状体に対する当接面の形状は、ＪＩＳの規格に従ったものの他、計測値の客観性と信頼性を確保可能な範囲で、ウェブ状体の種類に応じて球面や平面など最適な形状に変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  静止式厚み計測装置
１１  厚みセンサ
１２  ウェブ状体
１４  送り用ピンチロール
１５、１６  接触子
１７  レリーズレバー
２０  連続式厚み計測装置
２１  リフタ
２２  偏心カム
２３、２５  モータ
２４、２６  ロータリエンコーダ
２７  制御装置
【図１Ａ】
0006001928.tif 000002
【図１Ｂ】
0006001928.tif 000003
【図１Ｃ】
0006001928.tif 000004
【図１Ｄ】
0006001928.tif 000005
【図１Ｅ】
0006001928.tif 000006
【図２Ａ】
0006001928.tif 000007
【図２Ｂ】
0006001928.tif 000008
【図２Ｃ】
0006001928.tif 000009
【図３Ａ】
0006001928.tif 000010
【図３Ｂ】
0006001928.tif 000011
【図４Ａ】
0006001928.tif 000012
【図４Ｂ】
0006001928.tif 000013
【図５】
0006001928.tif 000014
【図６Ａ】
0006001928.tif 000015
【図６Ｂ】
0006001928.tif 000016
【図６Ｃ】
0006001928.tif 000017
【図６Ｄ】
0006001928.tif 000018
【図６Ｅ】
0006001928.tif 000019