(57)【要約】【課題】  接触子が小さな接触圧でシート状物体の波打ちやシワを無くすことができ、シート状物体からのカス等が付着しにくく、耐久性があるシート状物体の厚さ測定装置を提供する。【解決手段】  シート状物体３の表面と、シート状物体３を支える接触子１１の表面の、基準位置からの距離の差に基づいてシート状物体３の厚さｄを測定するシート状物体の厚さ測定装置において、接触子１１は棒状物体で構成され、その周面でシート状物体３を支持することを特徴とする。【選択図】                    図１
2008151511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状物体の表面と、該シート状物体を支える接触子の表面の、基準位置からの距離の差に基づいて前記シート状物体の厚さを測定するシート状物体の厚さ測定装置において、
前記接触子は前記シート状物体をその周面で支持する棒状物体からなる
ことを特徴とするシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項２】
前記棒状物体は断面形状が円である
ことを特徴とする請求項１記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項３】
前記棒状物体は一端の近傍がその他の部分と角度をなすガイド部
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項４】
前記棒状物体は耐久性を向上する表面処理が施された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項５】
前記棒状物体は前記シート状物体との摩擦を軽減する表面処理が施された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項６】
前記棒状物体は反射率の制御された表面処理が施された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項７】
前記棒状物体は前記シート状物体と線接触する部分の一部を含むように凹部が設けられ、前記シート状物体表面と前記凹部底面の前記基準位置からの距離の差と、前記凹部の深さとに基づいて前記シート状物体の厚さを測定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項８】
前記凹部は反射率の制御された表面処理が施された
ことを特徴とする請求項７記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項９】
２本並列して接する前記棒状物体は、前記シート状物体と対向する隙間が所定の深さまで充填物で充填され、前記シート状物体と前記充填物表面の前記基準位置からの距離の差と、前記充填物表面の深さとに基づいて前記シート状物体の厚さを測定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項１０】
前記充填物表面は反射率の制御された表面処理が施された
ことを特徴とする請求項９記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項１１】
前記棒状物体は前記シート状物体の走行方向と直交して配置される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【請求項１２】
光源からの光が前記シート状物体の表面と、前記接触子の表面とでそれぞれ反射した光に基づいて前記基準位置からの距離の差を求めるようにした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１記載のシート状物体の厚さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準位置からの距離の差に基づいてシート状物体の厚さを測定するシート状物体の厚さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シート状物体の厚さを測定するには、三角測量などの原理を用いて基準位置からの距離の差を測定することが行われている。
【０００３】
図９は従来のシート状物体の厚さ測定装置の例を示す要部構成側面図、図１０はその要部構成斜視図である。厚さ測定装置の測定対象であるシート状物体３は基準接触子（以下接触子と呼ぶ）１によって下から支持される。シート状物体３は接触子１上を走行する場合（オンライン測定）と静止している場合（オフライン測定）とがある。接触子１の形状は、シート状物体３にシワ、傷、その他の損傷を与えないように、なだらかな山形で、平坦に仕上げた頂上部２（図１０）付近でシート状物体３と接触する。シート状物体は、プロセス要因により、波打ちやシワのある場合があるが、接触子１は、シート状物体への接触圧や接触角度等を変更することで波打ちやシワを軽減できる構造となっている。光源６はレーザダイオードからなり、シート状物体３の表面に入射光４を入射する。受光器７はシート状物体３の表面で反射された反射光５を検出する。受光器７の検出信号に演算処理を行うことによりシート状物体３の厚さが求められる。
【０００４】
上記装置によりシート状物体の厚さを測定する際の動作を以下に説明する。まず、シート状物体３のない状態で、光源６からの入射光４が接触子１の頂上部２の平坦部分に照射されて反射光が受光器７で検出され、検出された信号に基づいて基準位置（受光器７）から頂上部２の基準面までの距離Ｄｒが演算される。次にシート状物体３が接触子１で支持されている状態で、入射光４がシート状物体３の表面に照射される。反射光５が受光器７で検出され、検出された信号に基づいて基準位置（受光器７）からシート状物体３の表面までの距離Ｄｍが演算される。さらに、距離Ｄｒから距離Ｄｍが引き算され、シート状物体３の厚さｄが求められる。シート状物体３の密度情報を用いて単位重量を出力することもできる。
【０００５】
図１１は反射光に基づいて基準位置から各面までの距離を求める方法を示す説明図である。３ａはシート状物体３の表側のシート面、３ｂはシート状物体３の裏側と接触子１が接触する基準面である。予め、入射光４の入射角度α及び、受光器７（基準位置）から基準面３ｂまでの距離が分かっているとすると、基準面３ｂからの反射光５１とシート面３ａからの反射光５２は受光器７に当たる位置が異なるので、受光位置と距離の関係が予め分かっていれば距離を測定することができる。
【０００６】
シート状物体の厚さ測定装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１１１３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のシート状物体の厚さ測定装置では、接触子１が面接触しているため、シート状物体３の波打ちやシワを軽減させるためには大きな接触圧が必要であった。そのために、接触子とは別にガイドが必要とされた。また、接触面が大きいことからシート状物体が削られることや、カスが付着して測定の外乱となることが多かった。粘着性の強いシート（食品用のラップなど）の場合は接触子１が完全に密着してしまってシートを剥がそうとし、オンライン測定のようにシート状物体３が流れている場合にはシート状物体３を切ってしまうことがあった。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決しようとするもので、接触子が小さな接触圧でシート状物体の波打ちやシワを無くすことができ、シート状物体からのカス等が付着しにくく、耐久性があるシート状物体の厚さ測定装置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】
【００１０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明に係るシート状物体の厚さ測定装置は、
シート状物体の表面と、該シート状物体を支える接触子の表面の、基準位置からの距離の差に基づいて前記シート状物体の厚さを測定するにおいて、
前記接触子は前記シート状物体をその周面で支持する棒状物体からなる
ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記棒状物体は断面形状が円であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、
請求項１又は請求項２記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記棒状物体は一端の近傍がその他の部分と角度をなすガイド部
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、
請求項１乃至請求項３記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記棒状物体は耐久性を向上する表面処理が施された
ことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項３記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記棒状物体は前記シート状物体との摩擦を軽減する表面処理が施された
ことを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項５記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記棒状物体は反射率の制御された表面処理が施された
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、
請求項１乃至請求項５記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記棒状物体は前記シート状物体と線接触する部分の一部を含むように凹部が設けられ、前記シート状物体表面と前記凹部底面の前記基準位置からの距離の差と、前記凹部の深さとに基づいて前記シート状物体の厚さを測定する
ことを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、
請求項７記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記凹部は反射率の制御された表面処理が施された
ことを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、
請求項１乃至請求項５記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
２本並列して接する前記棒状物体は、前記シート状物体と対向する隙間が所定の深さまで充填物で充填され、前記シート状物体と前記充填物表面の前記基準位置からの距離の差と、前記充填物表面の深さとに基づいて前記シート状物体の厚さを測定する
ことを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、
請求項９記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記充填物表面は反射率の制御された表面処理が施された
ことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、
請求項１乃至請求項１０記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
前記棒状物体は前記シート状物体の走行方向と直交して配置される
ことを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、
請求項１乃至請求項１１記載のシート状物体の厚さ測定装置において、
光源からの光が前記シート状物体の表面と、前記接触子の表面とでそれぞれ反射した光に基づいて前記基準位置からの距離の差を求めるようにした
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、シート状物体の表面と、該シート状物体を支える接触子の表面の、基準位置からの距離の差に基づいて前記シート状物体の厚さを測定するシート状物体の厚さ測定装置において、前記接触子をその周面で前記シート状物体を支持する棒状物体で構成することにより、接触子が小さな接触圧でシート状物体の波打ちやシワを無くすことができ、シート状物体からのカス等が付着しにくく、耐久性があるシート状物体の厚さ測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態に係るシート状物体の厚さ測定装置の一実施例を示す要部構成斜視図、図２はその要部構成断面図である。図９，図１０と同じ部分は同一の記号を付して重複する説明を省略する。接触子１１はシート状物体３をその周面で支持する断面形状が円の棒状物体で、硬く耐久性のある金属や樹脂などからなる。接触子１１は、一端近くの部分がその他の部分と角度をなすガイド部１１１を備え、シート状物体３の下へ端から挿入する際にガイドする形状となっている。図１の矢印はシート状物体３の走行方向を示し（オンライン測定の場合）、接触子１１と直交する。シート状物体３と接触子１１は、棒状物体の周面（長手方向に沿った面）の接触位置Ｂでほぼ線接触している。光源６からの入射光は接触位置Ｂ（図１の点線）にて反射し、反射光５が受光器７で検出される。従来技術で示したように、図示しない演算手段により、受光器７の出力に基づいてシート状物体３の厚さｄが求められる。
【００２５】
上記装置の動作を次に説明する。まず、基準位置校正時は、シート状物体３のない状態で、光源６からの入射光は接触位置Ｂにて反射し、反射光５が受光器７で検出される。このとき検出された信号に基づいて基準位置（受光器７）から基準面（接触位置Ｂ）までの距離Ｄｒが演算される（図１１）。次に、シート表面位置測定時は、シート状物体３が接触子１１で支持されている状態で、入射光４が接触位置Ｂ上のシート状物体３の表面に照射され、反射光５が受光器７で検出される。このとき検出された信号に基づいて基準位置（受光器７）からシート状物体３の表面までの距離Ｄｍが演算される（図１１）。さらに、距離Ｄｒから距離Ｄｍが引き算され、シート状物体３の厚さｄが求められる（図１１）。
【００２６】
図３は接触子１１をシート状物体３の下に端から挿入する様子を示す説明図である。ガイド部１１１を下に向け、シート状物体３の下にもぐり込ませるようにして、矢印の方向に挿入する。これは、シート状物体３が静止している場合（オフライン測定）だけでなく、走行している場合（オンライン測定）にも行うことができる。
【００２７】
上記のような構成のシート状物体の厚さ測定装置によれば、接触子が棒状物体で構成され、その周面が線接触でシート状物体を支持するので、接触面積を非常に小さくすることができる。その結果、接触子がシート自身の重量による小さな接触圧でシート状物体の波打ちやシワを無くすことができ、シート状物体からのカス等が付着しにくく、耐久性があるシート状物体の厚さ測定装置を提供することができる。
【００２８】
また、接触子がガイドの役割を兼ねるので、シート状物体のガイドを別個に設ける必要がない。
【００２９】
また、厚さだけでなく密度との演算で単位面積当たりの重量を算出してもよい。
【００３０】
なお、上記の実施例において接触子１１に表面処理を行うことにより、さらなる耐久性の向上や、シート状物体３との摩擦の軽減を図ることができる。
すなわち、金属や樹脂等に耐久性をもたせるための表面処理を行うことで部品寿命が長くなり、交換周期を長くすることができる。
また、シート状物体３との摩擦が軽減するような表面処理を行うことで、シート状物体３のカスの付着等による外乱が軽減され、オンライン測定での使用でシート状物体を引っ掛けて切ることが軽減される。
また、接触子１１の表面処理の反射率を制御することで器差を抑えることができる。
【００３１】
また、棒状物体の断面形状は円に限らず、楕円や多角形などの形状としてもよい。
【００３２】
また、上記の実施例ではレーザダイオードと受光器を組み合わせているが、基準位置からの距離を測定することができる他の光源やソースを、対応する検出器と組み合わせてもよい。
【００３３】
また、上記の実施例はＢ／Ｍ計のキャリパー計、多層膜厚計、その他の測定スポットが２ｍｍ以下程度の、シート状物体をオンラインで測定する装置にも適用することができる。
【００３４】
図４は本発明の実施の形態に係るシート状物体の厚さ測定装置について他の実施例を示す要部構成斜視図、図５はその要部構成断面図である。図１及び図２と同じ部分は同一の記号を付して重複する説明を省略する。接触子２１は、図１における接触子１１の棒状物体において周面の一部を削るなどにより、シート状物体３と接触しない部分として凹部８を形成したものである。凹部８は、シート状物体３と棒状物体とが線接触する部分、すなわち接触位置Ｂの一部を含むように形成され、その底面は厚さ測定の基準面Ｃとなる。図５に示すように、光源６からの入射光は凹部８の底部からなる基準面Ｃで反射され、その反射光５が受光器７に入射する。
【００３５】
図６は上記装置によりシート状物体３の厚さを測定する際の動作を説明するための動作説明図である。まず、基準位置校正時は、シート状物体３のない状態で、光源６からの入射光４は接触子２１の凹部８の底部からなる基準面Ｃで反射されて反射光が受光器７で検出され、検出された信号に基づいて基準位置（受光器７）から基準面Ｃまでの距離Ｄｒが演算される。次に、シート表面位置測定時は、シート状物体３が接触子１で支持されている状態で、図１の場合と同様に、基準位置（受光器７）からシート状物体３の表面までの距離Ｄｍが演算される。接触子２１を構成する棒状物体の周面からの凹部８の掘り込み量、すなわち凹部８の深さをｂとすると、シート状物体の厚さｄは次式で演算される。
ｄ＝Ｄｒ−Ｄｍ−ｂ                               （１）
【００３６】
なお、バイアス分としての深さｂはマイクロゲージ等で予め測定しておくほか、既知の厚さのシート状物体を用いて次式の逆演算により演算してもよい。
ｂ＝Ｄｒ−Ｄｍ−ｄ                               （２）
【００３７】
上記のような構成のシート状物体の厚さ測定装置によれば、図１の実施例の場合と同様な効果の他、基準面をシート状物体が接触しない部分に設けたので、シート状物体のカス等の付着が無くなり、長期的に安定な測定が可能となる。
【００３８】
また、基準面Ｃに反射率を制御できる表面処理を行うことで厚さ測定の器差を抑えることができる。
【００３９】
図７は本発明の実施の形態に係るシート状物体の厚さ測定装置について第３の実施例を示す要部構成斜視図、図８はその要部構成断面図である。図４及び図５と同じ部分は同一の記号を付して重複する説明を省略する。接触子３１は図１における接触子１１と同様な２本の棒状物体３１１，３１２が同一方向に並列して接し、棒状物体３１１，３１２の隙間に充填物９を充填したものである。ここで、充填物９はその表面が接触子３１のシート状物体３との接触位置Ｅ，Ｆから所定の深さとなるまで充填されて基準面Ｄを形成する。
【００４０】
図８に示すように、基準位置校正時は、シート状物体３のない状態で、光源６からの入射光は基準面Ｄで反射され、その反射光５が受光器７に到達する。シート状物体３の厚さは、上記（１）（２）式で、凹部８の深さｂを接触位置Ｅ，Ｆから基準面Ｄまでの深さで置き換えて演算することにより得られる。
【００４１】
上記のような構成のシート状物体の厚さ測定装置によれば、図４、図５の実施例の場合と同様な効果を得ることができる。
【００４２】
また、基準面Ｄに反射率を制御できる表面処理を行うことで厚さ測定の器差を抑えることができる。
【００４３】
以上述べたように、上記各実施例に示したシート状物体の厚さ測定装置には以下のような特徴がある。
【００４４】
すなわち、棒状の接触子の先端近傍に角度を付けることにより、接触子をシート状物体のガイドと兼用することができる。
【００４５】
また、棒状の接触子を用いることにより、移動するシート状物体の波打ちやシワを平坦にすることができる。
【００４６】
また、移動するシート状物体の場合、接触子に表面処理を行うことで接触子の耐久性がよくなり、部品寿命が延びる。
【００４７】
また、移動するシート状物体の場合、接触子に表面処理を行うことで滑りが良くなり、シート状物体のカス等が接触子に付着しにくくなるので、安定した測定を連続して行うことができる。
【００４８】
また、移動するシート状物体の場合、接触子に表面処理を行うことで滑りが良くなり、シート状物体を切る可能性が軽減できる
【００４９】
また、移動するシート状物体の場合、接触子の形状や構成を変えることでシート状物体と接触しない部分で測定が可能になる。
【００５０】
また、シート状物体と接触しないように、接触子を掘り込んだ部分の深さをバイアス分として演算に加えることにより、シート状物体の厚さを求めることができる。
【００５１】
また、棒状物体がシート状物体と接触する部分、またはシート状物体と接触しないよう掘り込んだ部分のうち、基準面となる部位には反射率を制御できる表面処理を行うか、無垢のまま使用することで変位測定の器差を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】シート状物体の厚さ測定装置の一実施例を示す要部構成斜視図である。
【図２】図１の装置の要部構成断面図である。
【図３】接触子１１をシート状物体３の下に端から挿入する様子を示す説明図である。
【図４】シート状物体の厚さ測定装置について他の実施例を示す要部構成斜視図である。
【図５】図４の装置の要部構成断面図である。
【図６】図４の装置の動作説明図である。
【図７】シート状物体の厚さ測定装置について第３の実施例を示す要部構成斜視図である。
【図８】図７の装置の要部構成断面図である。
【図９】従来のシート状物体の厚さ測定装置の例を示す要部構成側面図である。
【図１０】図９の装置の要部構成斜視図である。
【図１１】反射光に基づいて基準位置から各面までの距離を求める方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
３  シート状物体
８  凹部
９  充填物
１１，２１，３１  接触子
１１１  ガイド部
３１１，３１２  棒状物体
ｂ  凹部の深さ
Ｂ  接触位置
ｄ  シート状物体の厚さ
Ｄｒ，Ｄｍ  基準位置からの距離
【図１】
2008151511.tif 000003
【図２】
2008151511.tif 000004
【図３】
2008151511.tif 000005
【図４】
2008151511.tif 000006
【図５】
2008151511.tif 000007
【図６】
2008151511.tif 000008
【図７】
2008151511.tif 000009
【図８】
2008151511.tif 000010
【図９】
2008151511.tif 000011
【図１０】
2008151511.tif 000012
【図１１】
2008151511.tif 000013