(57)【要約】【課題】厚さ計として変位計を使用した場合にも、フレーム補正値を取得してフレームに由来する誤差を測定値から除くことができる、シート部材の厚さ測定装置及び方法を提供する。【解決手段】対向して設けられたフレーム間を走行するシート部材の厚さを測定する厚さ測定装置において、前記フレームに取り付けられていて、前記走行するシート部材の幅方向にトラバースする一対の変位計と、この変位計の間に設けられていて、前記変位計と共に移動可能な基準板と、この基準板による測定で得られる前記幅方向のフレーム補正値に基づき前記シート部材の厚さ測定値を補正する厚さ演算手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設けられたフレーム間を走行するシート部材の厚さを測定する厚さ測定装置において、
前記フレームに取り付けられていて、前記走行するシート部材の幅方向にトラバースする一対の変位計と、
この変位計の間に設けられていて、前記変位計と共に移動可能な基準板と、
この基準板による測定で得られる前記幅方向のフレーム補正値に基づき前記シート部材の厚さ測定値を補正する厚さ演算手段と、
を有することを特徴とする、厚さ測定装置。
【請求項２】
前記一対の変位計は、レーザ変位計であることを特徴とする、請求項１記載の厚さ測定装置。
【請求項３】
前記一対のレーザ変位計は、交互発光制御されることを特徴とする、請求項２記載の厚さ測定装置。
【請求項４】
前記基準板は、前記変位計に搭載され、フレーム補正値の測定中に前記変位計間に移動挿入されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の厚さ測定装置。
【請求項５】
前記シート部材が前記フレーム間に存在する時には、前記基準板の挿入を阻止するインターロック機能を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の厚さ測定装置。
【請求項６】
走行するシート部材を挟んで対向配置されたフレームに取り付けられて、前記走行するシート部材の幅方向にトラバースする一対の変位計間に、基準板を介挿させた状態で前記幅方向の複数の測定点におけるフレーム補正値を測定する第１ステップと、
前記シート部材の厚さ測定値に対して、前記フレーム補正値に基づき各測定点のフレーム間距離変動による測定誤差を補正演算する第２ステップと、
を有することを特徴とする、厚さ測定方法。
【請求項７】
前記一対の変位計は、レーザ変位計であることを特徴とする、請求項６記載の厚さ測定方法。
【請求項８】
前記一対のレーザ変位計は、交互発光制御されることを特徴とする、請求項７記載の厚さ測定方法。
【請求項９】
前記基準板は、前記変位計に搭載され、前記第１ステップにおいて前記変位計間に移動挿入されることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記載の厚さ測定方法。
【請求項１０】
前記シート部材が前記フレーム間に存在する時には、前記基準板の挿入を阻止するインターロック機能を有することを特徴とする、請求項６乃至９のいずれかに記載の厚さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行するシート部材の厚さプロファイルを、シート部材の走行方向と直交して固定配置されたフレームに沿ってトラバースする変位計を用いて測定を行う場合の厚さ測定装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４乃至図６は、従来のシート部材の厚さ測定手法を説明する概念図である。
図４において、１は所定幅を有するシート部材であり、基準位置で回転するロール２に押し付けられてＰ方向に走行している。３はロール２と平行に所定距離を有して固定配置されたフレームである。４は光学的な変位計であり、このフレームに沿って矢印Ｑで示すようにトラバースし、シート部材１の幅を複数に分割した複数の測定点Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｉ，…Ｓｎ−１，Ｓｎにおけるフレームとシート部材間の距離Ｄ＿ｍｅｓ（ｉ）を測定する。
【０００３】
シート部材が存在しない状態でのフレーム３とロール２間の距離は、ロールを基準面とみなしその距離Ｄｋを一定値とすると、測定点Ｓｉのシート部材の厚さＤ＿ｏｂｊ（ｉ）は、
Ｄ＿ｏｂｊ（ｉ）＝Ｄｋ−  Ｄ＿ｍｅｓ（ｉ）
で計算することができる。
【０００４】
図５は、対向配置された上側フレーム３ａと下側フレームの間をシート部材１が走行し、上側フレーム３ａに取り付けられた上側変位計４ａ及び下側フレーム３ｂに取り付けられた下側変位計４ｂがフレームに沿ってＱ方向にトラバースする場合のプロファイル測定環境を示している。
【０００５】
プロファイル測定に先立ち変位計４ａ，４ｂの待機位置で厚さＤ＿ｓｔｄが既知の基準板５を変位計４ａ，４ｂの間に挿入して上側フレーム３ａより基準板５までの距離Ｄｕ＿ｒｅｆ並びに下側フレーム３ｂより基準板５までの距離Ｄｄ＿ｒｅｆを測定しておく。
【０００６】
次に、基準板５を除いてシート部材の走行状態で上側変位計４ａと下側変位計４ｂをＱ方向にトラバースし各測定点での上側及び下側フレームからシート部材までの距離Ｄｕ＿ｍｅｓ（ｉ）及びＤｄ＿ｍｅｓ（ｉ）を測定する。測定点Ｓｉのシート部材の厚さＤ＿ｏｂｊ（ｉ）は、
Ｄ＿ｏｂｊ（ｉ）＝｛Ｄｕ＿ｒｅｆ＋Ｄｄ＿ｒｅｆ｝＋  Ｄ＿ｓｔｄ−｛Ｄｕ＿ｍｅｓ（ｉ）＋  Ｄｄ＿ｍｅｓ（ｉ）｝
で計算される。
【０００７】
【非特許文献】
横河電機（株）発行のＩＭ（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｍａｎｕａｌ）
ＩＭ１４Ｍ４０１Ａ２０−０２  ３版  発行日２００１／０７／２７  Ｐ３−１３
３．４  フレーム補正
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４で説明した、ロールの基準面にシートを押し当ててシートの厚さを変位として測定する手法では、ロール２の回転軸２ａの偏心等により測定点ごとに基準面の位置が変化し、これが測定誤差要因となり精度の高い測定ができない。
【０００９】
図５で説明した、上下に配置した変位計にシート部材を走行させ、変位の差分を厚さとして測定する手法では、変位計を支える上下フレームの間隔を変位計がトラバースする広範囲にわたって正確に一定にすることが難しく、精度の高い測定ができない。
【００１０】
図６により、フレームに由来する誤差の補正に関して非特許文献で開示されている補正手法を説明する。厚さ計としては、β線式検出器等の透過型の検出器を用いる。６ａは上側フレーム３ａに取り付けられたβ線発信部、６ｂは下側フレーム３ｂに取り付けられたβ線受信部である。
【００１１】
予め、測定対象のシート部材のない状態（空気のみ）での厚さプロファイルを各測定点で測定し、フレームの基準位置における測定値との偏差分を求めてフレーム補正値として記憶しておく。実際にシート部材をフレーム上で測定した厚さプロファイルから各測定位置に対応するフレーム補正値を用いて補正を行うことにより、フレームに由来する誤差を測定値から除く。
【００１２】
このような補正手法は、β線式検出器等のように透過型の厚さ計では可能であるが、光学式変位計のように反射による距離に基づく厚さ計では、測定対象のあるべき場所に基準となる反射物体が存在しないことから同様の手法では、フレーム補正値を得ることができない。
【００１３】
本発明の目的は、厚さ計として変位計を使用した場合にも、フレーム補正値を取得してフレームに由来する誤差を測定値から除くことができる、シート部材の厚さ測定装置及び方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）対向して設けられたフレーム間を走行するシート部材の厚さを測定する厚さ測定装置において、
前記フレームに取り付けられていて、前記走行するシート部材の幅方向にトラバースする一対の変位計と、
この変位計の間に設けられていて、前記変位計と共に移動可能な基準板と、
この基準板による測定で得られる前記幅方向のフレーム補正値に基づき前記シート部材の厚さ測定値を補正する厚さ演算手段と、
を有することを特徴とする、厚さ測定装置。
【００１５】
（２）前記一対の変位計は、レーザ変位計であることを特徴とする、（１）記載の厚さ測定装置。
【００１６】
（３）前記一対のレーザ変位計は、交互発光制御されることを特徴とする、（２）記載の厚さ測定装置。
【００１７】
（４）前記基準板は、前記変位計に搭載され、フレーム補正値の測定中に前記変位計間に移動挿入されることを特徴とする、（１）乃至（３）のいずれかに記載の厚さ測定装置。
【００１８】
（５）前記シート部材が前記フレーム間に存在する時には、前記基準板の挿入を阻止するインターロック機能を有することを特徴とする、（１）乃至（４）のいずれかに記載の厚さ測定装置。
【００１９】
（６）走行するシート部材を挟んで対向配置されたフレームに取り付けられて、前記走行するシート部材の幅方向にトラバースする一対の変位計間に、基準板を介挿させた状態で前記幅方向の複数の測定点におけるフレーム補正値を測定する第１ステップと、
前記シート部材の厚さ測定値に対して、前記フレーム補正値に基づき各測定点のフレーム間距離変動による測定誤差を補正演算する第２ステップと、
を有することを特徴とする、厚さ測定方法。
【００２０】
（７）前記一対の変位計は、レーザ変位計であることを特徴とする、（６）記載の厚さ測定方法。
【００２１】
（８）前記一対のレーザ変位計は、交互発光制御されることを特徴とする、（７）記載の厚さ測定方法。
【００２２】
（９）前記基準板は、前記変位計に搭載され、前記第１ステップにおいて前記変位計間に移動挿入されることを特徴とする、（６）乃至（８）のいずれかに記載の厚さ測定方法。
【００２３】
（１０）前記シート部材が前記フレーム間に存在する時には、前記基準板の挿入を阻止するインターロック機能を有することを特徴とする、（６）乃至（８）のいずれかに記載の厚さ測定方法。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明によるシート部材の厚さ測定装置及びこれを用いた厚さ測定方法の手順を説明する斜視図であり、図４乃至図６の従来手法で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図１（Ａ）は準備ステップであり、平行に対向配置された一対のフレーム３ａ，３ｂに取り付けられて、シート部材の幅方向にトラバースする一対の変位計４ａ，４ｂは退避位置にあり、厚さが既知の基準板５が４ａ，４ｂ間に挿入される。
【００２６】
図１（Ｂ）は、本発明の第１ステップであり、変位計４ａ，４ｂは基準板５を介挿した状態でシート部材の幅方向に矢印Ｑに示すようにトラバースし、測定点Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｉ，…Ｓｎ−１，Ｓｎについて厚さのプロファイルを測定し、これを補正値として予め保存しておく。
【００２７】
図１（Ｃ）は、本発明の第２ステップであり、測定対象のシート部材１の走行状態で、変位計４ａ，４ｂは基準板５を介挿せずに始点位置より終点位置まで矢印Ｑに示すようにトラバースし、測定点Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｉ，…Ｓｎ−１，Ｓｎについてシート部材１の厚さのプロファイルを測定し、測定点毎に第１ステップで測定・保存されたフレーム補正値を用いてシート部材１の厚さのプロファイルを演算手段（図省略）によって演算する。
【００２８】
図２は、本発明によるフレーム補正演算の説明図であり、図２（Ａ）が第１ステップ、図２（Ｂ）が第２ステップに対応している。図２（Ａ）において、測定点Ｓｉでの上側変位計４ａの測定値をＤｕ＿ｒｅｆ（ｉ）、下側変位計４ｂの測定値を、Ｄｄ＿ｒｅｆ（ｉ）、基準板の厚さをＤ＿ｓｔｄとしたとき、測定点Ｓｉのフレーム間距離Ｄｆ（ｉ）は、
Ｄｆ（ｉ）＝Ｄｕ＿ｒｅｆ（ｉ）＋Ｄｄ＿ｒｅｆ（ｉ）＋Ｄ＿ｓｔｄ                                （１）
である。
【００２９】
図２（Ｂ）において、測定点Ｓｉでの上側変位計４ａの測定値をＤｕ＿ｍｅｓ（ｉ）、下側変位計４ｂの測定値Ｄｄ＿ｍｅｓ（ｉ）、シート部材１の厚さをＤ＿ｏｂｊ（ｉ）としたとき、測定点Ｓｉのフレーム間距離Ｄｆ（ｉ）は、
Ｄｆ（ｉ）＝Ｄｕ＿ｍｅｓ（ｉ）＋Ｄｄ＿ｍｅｓ（ｉ）＋Ｄ＿ｏｂｊ（ｉ）                            （２）
である。
【００３０】
上記（１）式及び（２）式よりシート部材１の厚さＤ＿ｏｂｊ（ｉ）は、
Ｄ＿ｏｂｊ（ｉ）＝｛Ｄｕ＿ｒｅｆ（ｉ）＋Ｄｄ＿ｒｅｆ（ｉ）｝＋Ｄ＿ｓｔｄ−｛Ｄｕ＿ｍｅｓ（ｉ）＋Ｄｄ＿ｍｅｓ（ｉ）｝  （３）
で計算される。
ここで、各測定点における基準板の測定値Ｄｕ＿ｒｅｆ（ｉ）及びＤｄ＿ｒｅｆ（ｉ）をフレーム補正値として保持しておけば、各測定位置に対応してシート部材の厚さプロファイルの測定値を演算手段（図省略）によって演算することができる。
【００３１】
図３は、本発明によるシート部材の厚さプロファイル測定装置の機能ブロック図である。１０は変位計センサ手段、２０はフレーム補正値保持手段、３０は厚さプロファイル演算手段である。第１ステップでは、変位計センサ手段１０で測定されたフレーム補正値Ｄｕ＿ｒｅｆ（ｉ）及びＤｄ＿ｒｅｆ（ｉ）がフレーム補正値保持手段２０のフレーム補正値保持テーブル２０ａに書き込まれて保持される。
【００３２】
第２ステップでは、厚さプロファイル演算手段３０は、変位計センサ手段１０による測定対象の厚さプロファイル測定値に対して各測定点に対応したフレーム補正値Ｄｕ＿ｒｅｆ（ｉ）及びＤｄ＿ｒｅｆ（ｉ）をフレーム補正値保持テーブル２０ａより読み出し、一定値Ｄ＿ｓｔｄを用いて（３）式を演算し、補正されたシート部材の厚さプロファイル測定値Ｄ＿ｏｂｊ（ｉ）を算出する。
【００３３】
本発明に適用される変位計は、反射により距離を測定する光学式変位計、特に高精度の測定を可能とするレーザ変位計を用いた実施形態が実用的である。この場合、両面からの光による相互干渉を避けるために、交互発光等の従来技術を用いることも有用である。
【００３４】
図１（Ａ），（Ｂ）における基準板５の挿入方法は、手動挿入でも自動挿入でもよい。変位計４ａ，４ｂの一方に基準板を搭載しておき、第１ステップにおいて待機位置から自動的に挿入位置に移動させる機構を設ける構成でもよい。又測定対象のシート部材がフレーム間に存在する時には基準板の移動を阻止するインターロック機能を設けることも有用である。
【００３５】
本発明が適用される測定対象は、フィルムシートに限らず、平たい性状のものであれば紙や金属であっても構わない。又、厚さの測定形態はプロファイル測定に限らず、特定の測定点を対象とする定点測定にも本発明を適用することができる。又、オンライン測定に係わらず、ラボ等のオフライン測定であっても構わない。更に、フレーム３ａ，３ｂの形状は、図示したＯ形以外にも、Ｃ形等の構造であっても構わない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果を期待することができる。
（１）反射型の変位計を用いて、透過型の厚さ計と同等のフレーム補正による実用精度の測定ができる。通常、ロールの偏芯やギャップ間の距離偏差は数１０μｍ以上あるが、本発明のフレーム補正を行うことで一桁以上の精度向上が期待できる。
（２）変位計としてレーザ変位計を用いることにより、安価で高精度のプロファイル測定が可能となる。更に、互発光制御により相互干渉のないプロファイル測定が可能となる。
（３）基準板を変位計自身に搭載させることで、変位計挿入のメカニズムをシンプルにでき、システムのコストダウンに貢献できる。
（４）インターロック機能により、誤操作を排除しシステムの信頼性を向上せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシート部材の厚さ測定装置及びこれを用いた厚さ測定方法の手順を説明する斜視図である。
【図２】本発明によるフレーム補正演算の説明図である。
【図３】本発明によるシート部材の厚さプロファイル測定装置の機能ブロック図である。
【図４】従来のシート部材の厚さ測定手法の例を説明する概念図である。
【図５】従来のシート部材の厚さ測定手法の他の例を説明する概念図である。
【図６】従来のシート部材の厚さ測定手法の更に他の例を説明する概念図である。
【符号の説明】
１  シート部材
３ａ  上側フレーム
３ｂ  下側フレーム
４ａ  上側変位計
４ｂ  下側変位計
５  基準板
Ｓ１，Ｓ２，…Ｓｉ，…Ｓｎ−１，Ｓｎ  測定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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