(57)【要約】【解決手段】シート厚さ測定装置は、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ロール兼ピンチロールと、測定ロール兼ピンチロールとの間にシートを挟み込むように該シートを受け止めるバックアップロールと、測定ロール兼ピンチロール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、測定ロール兼ピンチロール、バックアップロールおよび検出手段をオフライン位置とオンライン位置との間に移動させるための移動手段と、測定ロール兼ピンチロールおよびバックアップロールを、シートのオンライン走行速度と同じ周速となるように駆動するためのロール駆動手段と、検出手段からの出力信号を処理してシートの厚さの測定値を与える信号処理手段とを備える。【効果】シート製造ライン等のオンラインにても接触式にてより高精度にシートの厚さを測定できる。【選択図】          図１
2004301600.tif 000002
【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ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロールとの間に前記厚さを測定すべきシートを挟み込むように該シートを受け止めるバックアップロールと、前記測定ロール兼ピンチロール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、前記測定ロール兼ピンチロール、前記バックアップロールおよび前記検出手段をオフライン位置とオンライン位置との間に移動させるための移動手段と、前記測定ロール兼ピンチロールおよび前記バックアップロールを、前記厚さを測定すべきシートのオンライン走行速度と同じ周速となるように駆動するためのロール駆動手段と、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】
前記測定ロール兼ピンチロールを前記バックアップロールに対して昇降させる昇降手段を更に備える請求項１に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項３】
前記ロール駆動手段は、前記測定ロール兼ピンチロールと前記バックアップロールとを同期して回転させる同期手段を含む請求項１または２に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零点補正データによって補正された測定値を与える請求項１または２または３に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項５】
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ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロールとの間に、前記厚さを測定すべきシートを挟み込むようにして該シートを送るためのフィードロール兼バックアップロールと、前記測定ロール兼ピンチロール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、前記厚さを測定すべきシートを載置するためのテーブル手段と、該テーブル手段に載置された前記厚さを測定すべきシートを前記測定ロール兼ピンチロールと前記フィードロール兼バックアップロールとの間へと押し出すようにするシート押出し手段と、前記テーブル手段を前記測定ロール兼ピンチロールおよび前記フィードロール兼バックアップロールによるシートの送り方向を横切る方向に移動させる移動手段と、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ることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項６】
前記信号処理手段は、零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零点補正データによって補正された測定値を与える請求項５に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項７】
前記信号処理手段によって与えられる測定値を、その測定値の大きさに依存して異なる色彩または異なる明度の色のドットにて、前記厚さを測定すべきシートの全面と同じまたは相似な広がりを有する印刷面上に、プリントアウトするプリンティング手段を更に備える請求項５または６に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項８】
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走行方向を横切る方向に移動させられうる検出部を備えており、該検出部は、前記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ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロールとの間に前記厚さを測定すべきシートを挟み込むように該シートを受け止めるバックアップロールと、前記測定ロール兼ピンチロール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、前記測定ロール兼ピンチロールおよび前記バックアップロールを、前記厚さを測定すべきシートの走行速度と同じ周速となるように駆動するためのロール駆動手段とを含んでおり、更に、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を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項９】
前記ロール駆動手段は、前記測定ロール兼ピンチロールと前記バックアップロールとを同期して回転させる同期手段を含む請求項８に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１０】
前記測定ロール兼ピンチロールおよび前記バックアップロールは、それぞれ旋回支持装置によって支持されている請求項８または９に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１１】
前記信号処理手段は、零読みデータおよび／または零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零読みデータおよび／または零点補正データによって補正された測定値を与える請求項８または９または１０に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１２】
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を受け止めて該シートの走行速度と同じ周速となるように回転駆動させられるバックアップロールと、前記厚さを測定すべきシートの走行方向を横切る方向に移動させられうる検出部を備えており、該検出部は、前記厚さを測定すべきシートを前記バックアップロールとの間に挟み込むようにし且つ該シートの厚さに応じて変位しうる測定ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロール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、前記測定ロール兼ピンチロールを、前記厚さを測定すべきシートの走行速度と同じ周速となるように駆動するためのロール駆動手段とを含んでおり、更に、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を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項１３】
前記検出手段は、前記バックアップロールの周面までの距離に応じた信号を出力する磁気センサーを含む請求項１２に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１４】
前記検出手段は、前記測定ロール兼ピンチロールの周面までの距離に応じた信号を出力する測定用磁気センサーと、前記バックアップロールの周面までの距離に応じた信号を出力する補正用磁気センサーとを含む請求項１２に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１５】
前記測定ロール兼ピンチロールは、旋回支持装置によって支持されている請求項１２または１３または１４に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１６】
前記信号処理手段は、零読みデータおよび／または零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零読みデータおよび／または零点補正データによって補正された測定値を与える請求項１２から１５のうちのいずれか１項に記載のシート厚さ測定装置。
【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てオフラインに限らずオンラインにてシートの厚さを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】
従来、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方法として、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。しかし、従来の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。
また、従来の触針式測定装置による方法では、測定触針がシートを圧縮すると測定誤差が生じてしまうし、また、測定触針がブレーキとなることで、伸びやすいシートの場合シートが伸び測定誤差が生じてしまう。
【０００３】
そこで、このような従来方法の問題点を解消しうるものとして、本発明者は、特開２００２−１６８６０１号公報（特許文献１）に開示されているようなロータリーキャリパー計を開発した。このロータリーキャリパー計は、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ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロールとの間に、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、前記測定ロール兼ピンチロールの変位量を示す信号を出力する検出手段と、該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る。
【０００４】
このようなロータリーキャリパー計によれば、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、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。また、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。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１６８６０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近においては、オフラインでのサンプルシートの厚さ測定だけでなく、シート製造ライン中におけるシートの厚さ測定にも適用したいという要望が出てきている。前述したようなロータリーキャリパー計は、フィルム等シートの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にはなんら問題がないのであるが、シート製造ライン中におけるシートの厚さ測定に使用するには、改良の余地のあるものである。さらにまた、最近においては、シートの品質等の分析を行う場合においては、シート面内の１ライン分だけの厚さ変化を測定するだけでは、精密な分析ができないことが分かってきており、より精密な分析を行うためのシート面全体に亘る厚さ変化の測定にも適用したいという要望も出てきている。前述したようなロータリーキャリパー計は、このようなシート面全体に亘る厚さ変化の測定に適用するという点では、十分に開発されたものと言えず、このような要望に満足に応えうるものではない。
【０００７】
本発明の目的は、前述したような要望に充分に応えうるようなシート厚さ測定装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、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ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロールとの間に前記厚さを測定すべきシートを挟み込むように該シートを受け止めるバックアップロールと、前記測定ロール兼ピンチロール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、前記測定ロール兼ピンチロール、前記バックアップロールおよび前記検出手段をオフライン位置とオンライン位置との間に移動させるための移動手段と、前記測定ロール兼ピンチロールおよび前記バックアップロールを、前記厚さを測定すべきシートのオンライン走行速度と同じ周速となるように駆動するためのロール駆動手段と、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ることを特徴とするシート厚さ測定装置が提供される。
【０００９】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記測定ロール兼ピンチロールを前記バックアップロールに対して昇降させる昇降手段を更に備える。
【００１０】
本発明の別の実施の形態によれば、前記ロール駆動手段は、前記測定ロール兼ピンチロールと前記バックアップロールとを同期して回転させる同期手段を含む。
【００１１】
本発明の更に別の実施の形態によれば、前記信号処理手段は、零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零点補正データによって補正された測定値を与える。
【００１２】
本発明の別の観点によれば、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ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロールとの間に、前記厚さを測定すべきシートを挟み込むようにして該シートを送るためのフィードロール兼バックアップロールと、前記測定ロール兼ピンチロール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、前記厚さを測定すべきシートを載置するためのテーブル手段と、該テーブル手段に載置された前記厚さを測定すべきシートを前記測定ロール兼ピンチロールと前記フィードロール兼バックアップロールとの間へと押し出すようにするシート押出し手段と、前記テーブル手段を前記測定ロール兼ピンチロールおよび前記フィードロール兼バックアップロールによるシートの送り方向を横切る方向に移動させる移動手段と、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ることを特徴とするシート厚さ測定装置が提供される。
【００１３】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記信号処理手段は、零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零点補正データによって補正された測定値を与える。
【００１４】
本発明の別の実施の形態によれば、前記信号処理手段によって与えられる測定値を、その測定値の大きさに依存して異なる色彩または異なる明度の色のドットにて、前記厚さを測定すべきシートの全面と同じまたは相似な広がりを有する印刷面上に、プリントアウトするプリンティング手段を更に備える。
【００１５】
本発明の更に別の観点によれば、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走行方向を横切る方向に移動させられうる検出部を備えており、該検出部は、前記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ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロールとの間に前記厚さを測定すべきシートを挟み込むように該シートを受け止めるバックアップロールと、前記測定ロール兼ピンチロール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、前記測定ロール兼ピンチロールおよび前記バックアップロールを、前記厚さを測定すべきシートの走行速度と同じ周速となるように駆動するためのロール駆動手段とを含んでおり、更に、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を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置が提供される。
【００１６】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記ロール駆動手段は、前記測定ロール兼ピンチロールと前記バックアップロールとを同期して回転させる同期手段を含む。
【００１７】
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および前記バックアップロールは、それぞれ旋回支持装置によって支持されている。
【００１８】
本発明の更に別の実施の形態によれば、前記信号処理手段は、零読みデータおよび／または零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零読みデータおよび／または零点補正データによって補正された測定値を与える。
【００１９】
本発明の更に別の観点によれば、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を受け止めて該シートの走行速度と同じ周速となるように回転駆動させられるバックアップロールと、前記厚さを測定すべきシートの走行方向を横切る方向に移動させられうる検出部を備えており、該検出部は、前記厚さを測定すべきシートを前記バックアップロールとの間に挟み込むようにし且つ該シートの厚さに応じて変位しうる測定ロール兼ピンチロールと、該測定ロール兼ピンチロール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、前記測定ロール兼ピンチロールを、前記厚さを測定すべきシートの走行速度と同じ周速となるように駆動するためのロール駆動手段とを含んでおり、更に、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を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置が提供される。
【００２０】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記検出手段は、前記バックアップロールの周面までの距離に応じた信号を出力する磁気センサーを含む。
【００２１】
本発明の別の実施の形態によれば、前記検出手段は、前記測定ロール兼ピンチロールの周面までの距離に応じた信号を出力する測定用磁気センサーと、前記バックアップロールの周面までの距離に応じた信号を出力する補正用磁気センサーとを含む。
【００２２】
本発明の更に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は、旋回支持装置によって支持されている。
【００２３】
本発明の更に別の実施の形態によれば、前記信号処理手段は、零読みデータおよび／または零点補正データを記憶するためのメモリを含み、該メモリに記憶した零読みデータおよび／または零点補正データによって補正された測定値を与える。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、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。
【００２５】
図１は、オンラインにおいてもシート厚さの測定を行える本発明の一実施例としてのシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略立面図である。この図１に示されるように、この実施例のシート厚さ測定装置は、ベース部２０と、このベース部２０の上に設置され矢印方向に移動できる移動テーブル２０Ａと、この移動テーブル２０Ａ上に立設された支持柱２３に固定保持されたステッピングモータ２１と、移動テーブル２０Ａの上に取り付け固定されたベアリングユニット２２Ａに回転しうるように支持された支持ロッド２２Ｂの先端に取り付けられ、この支持ロッド２２Ｂの回転につれて回転しうるバックアップロール２２と、支持柱２３に一端を固定した板バネ２４の他端に設けられたベアリングユニット２５Ａに一端を回転しうるように支持された支持ロッド２５Ｂの先端に取り付けられ、この支持ロッド２５Ｂの回転につれて回転しうる測定ロール兼ピンチロール２５と、支持柱２３の上端に一端を固定保持された支持ビーム２７Ａの他端に取り付け固定保持され且つ測定ロール兼ピンチロール２５の上方に対峙して配置された磁気センサ２７とを主として備えている。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。
【００２６】
この実施例のシート厚さ測定装置においては、さらに、支持ロッド２５Ｂの中間部には、その支持ロッド２５Ｂの中間部を回転しうるように保持するベアリングユニット２５Ｃがもうけられており、一方、支持ビーム２７Ａの中間部に、測定ロール兼ピンチロール２７を昇降するためのエアーシリンダ２７Ｂが取り付けられている。エアーシリンダ２７Ｂは、スプリング２７Ｃを介してベアリングユニット２５Ｃに作用して測定ロール兼ピンチロール２５を昇降可能とし、後述するような測定ユニットが移動テーブル２０Ａの移動によりオフライン位置とオンライン位置との間に前後進するときに、測定ロール兼ピンチロール２５を上昇させてシート横方向に力が掛からないようにするものである。板バネ２４は、測定ロール兼ピンチロール２５の外周面がバックアップロール２２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。
【００２７】
さらにまた、この実施例のシート厚さ測定装置においては、支持ロッド２２Ｂの中間部に平歯車３１が取り付けられ、支持ロッド２５Ｂにも平歯車３０が取り付けられている。これら平歯車３１と平歯車３０とは、互いに係合しうるものとされている。一方、ステッピングモータ２１の駆動軸には、タイミングプーリー２１Ａが設けられており、支持ロッド２２Ｂにもタイミングプーリー２２Ｃが設けられており、これらタイミングプーリー２１Ａとタイミングプーリー２２Ｃとの間には、タイミングベルト２１Ｂが掛けられている。したがって、ステッピングモータ２１が付勢されるとき、タイミングプーリー２１Ａ、タイミングベルト２１Ｂおよびタイミングプーリー２２Ｃを介して支持ロッド２２Ｂが回転駆動され、バックアップロール２２が回転駆動させられると同時に、平歯車３１と平歯車３０との係合により、支持ロッド２５Ｂも回転駆動させられ、したがって、測定ロール兼ピンチロール２５も回転駆動させられる。この場合において、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ることになる。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の上方への偏移を許すが、ロール２５をシートを介してロース２２に対して押し付けるように作用し続けうるものである。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。
【００２８】
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、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。
【００２９】
なお、前述の実施例では、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。
【００３０】
また、両ロール２２および２５の周辺面をクラウン面（図２参照）としておくと、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、クラウン面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。さらにまた、前述の実施例では、各ロール２２および２５の先端部にテーパを付け、シート端がカールしている時にも安定して進入できるようにしている。また、測定ロール兼ピンチロール２５の加圧荷重は、昇降機構の一部を構成するスプリング２７Ｃのスプリング強度を変えることで制御可能としている。
【００３１】
移動テーブル２０Ａの矢印方向への移動は、例えば、Ｘ軸ステージとかパルスステージとか呼ばれる市販の直線移動アクチュエータ（図示していない）を用いることによって行われうる。この場合において、直線移動アクチュエータは、移動位置を認識できるものであるのが好ましい。
【００３２】
図２は、この実施例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分を示すブロック図である。図２に示されるように、この実施例のシート厚さ測定装置は、ステッピングモータ２１、磁気センサ２７および移動テーブル２０Ａのための直線移動アクチュエータ、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。モータードライバー４２には、フィルム等のシート製造現場においてオンラインにて移送させられているシートのライン速度を測定するライン速度測定器等（図示していない）から送られてくるライン速度信号が入力させられるように構成されている。
【００３３】
次に、前述したような構成を有するシート厚さ測定装置にてシートの厚さをオンラインにて測定する動作について説明する。
【００３４】
先ず、測定準備動作として、移動テーブル２０Ａを原点位置に待機させ、したがって、移動テーブル２０Ａ上に搭載された測定ユニットを図１に示した位置に待機さておく。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。次いで、シート製造ラインからのライン速度信号をモータードライバー４２にて受け取り、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を駆動して、バックアップロール２２および測定ロール２５をライン速度と同調した速度で空転（被測定シートが両ロール２２および２５の間にない状態）させるようにする。この時の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ー２７の出力信号をＡ／Ｄコンバータ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、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や歪み、測定ロールの磁気特性の変化に起因する磁気センサー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、次のオンラインでの測定動作において各ロールの振れや歪み、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。
【００３５】
このような測定準備動作を完了した後、オンライン測定動作に入るのであるが、エアーシリンダ２７Ｂを駆動させて測定ロール兼ピンチロール２５を上昇させながら、移動テーブル２０Ａを移動させて、その上の測定ユニットが原点位置からオンライン測定位置（図１において被測定物であるシートＳが走行させられている位置）へと移動させて、再びエアーシリンダ２７Ｂを駆動して測定ロール兼ピンチロール２５を下降させて、測定ロール兼ピンチロール２５とバックアップロール２２との間にオンラインにて走行中のシートＳが挟みこまれるようにし、オンライン測定動作に入る。このような測定ユニットのオフラインにおける原点位置からオンライン測定位置への移動は、できるだけ素早く行うのが好ましい。
何故ならば、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。
【００３６】
このオンライン測定動作において、バックアップロール２２と測定ロール兼ピンチロール２５は、その間に挟まれて走行させられている被測定シートＳの走行速度と同調した速度で回転させられており、この状態において、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ー２７の出力信号をＡ／Ｄコンバーター４４を介して取り込む。この信号データをシート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である零読み動作にてメモリ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、このシート厚さ測定装置による実際のシート厚さの測定値は、オンライン測定動作にて得られた厚さデータと零読み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。
【００３７】
なお、測定環境の温度変化により磁気センサの出力変化をできるだけキャンセルして測定誤差の生じないようにするためには、オンライン測定動作を一定時間継続して行った後、移動テーブル２０Ａを移動させて測定ユニットをオフラインである原点位置に戻して再び零読み動作を行い、零点補正データを更新し、その後、測定ユニットをオンライン測定位置に移動させて、再び一定時間オンライン測定動作を行うように、以後このような動作を繰り返すようにするとよい。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図１および図２に関して説明した本発明の一実施例のシート厚さ測定装置は、オンラインにてシートの１ライン分の厚さ変化を測定するに適したものであるが、前述したようにシートの品質等の分析を行う場合、シートの厚さの１ライン分の変化を知るだけでは精密な分析ができないので、１ライン分の厚さ変化だけでなくシートの全面に亘っての厚さ変化を測定することが必要とされてきている。
そこで、本発明によれば、オフラインにおいてではあるが、シートの全面に亘る厚さ変化を簡単に精度よく測定できるシート厚さ測定装置も提供される。図３は、本発明の別の実施例としての、そのようなシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ′断面図であり、図５は、図３のシート厚さ測定装置の概略立面図と関連させて、このシート厚さ測定装置の電気的構成部分をブロック図にて示した図である。
【００４１】
これら図３、図４および図５に示されるように、この実施例のシート厚さ測定装置は、ベース部１２０と、このベース部１２０の上に設置され矢印方向に移動できる移動テーブル１２０Ａと、ベース部１２０上に配置されたステッピングモータ１２１と、ベース部１２０上に取り付け固定されたベアリングユニット１２２Ａに回転しうるように支持された支持ロッド１２２Ｂの先端に取り付けられ、この支持ロッド１２２Ｂの回転につれて回転しうるフィードロール兼バックアップロール１２２と、ベース部１２０上に立設された支持柱１２３に一端を固定した板バネ１２４の他端に設けられたベアリングユニット１２５Ａに一端を回転しうるように支持された支持ロッド１２５Ｂの先端に取り付けられ、この支持ロッド１２５Ｂの回転につれて回転しうる測定ロール兼ピンチロール１２５と、支持柱１２３の上端に一端を固定保持された支持ビーム１２７Ａの他端に取り付け固定保持され且つ測定ロール兼ピンチロール１２５の上方に対峙して配置された磁気センサ１２７とを主として備えている。この場合において、測定ロール兼ピンチロール１２５は、磁性材料で形成されているのが好ましい。
【００４２】
板バネ１２４は、測定ロール兼ピンチロール１２５の外周面がフィードロール兼バックアップロール１２２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１２５に及ぼす作用を果たしている。
【００４３】
さらにまた、この実施例のシート厚さ測定装置においては、支持ロッド１２２Ｂの中間部に平歯車１３１が取り付けられ、支持ロッド１２５Ｂにも平歯車１３０が取り付けられている。これら平歯車１３１と平歯車１３０とは、互いに係合しうるものとされている。一方、ステッピングモータ１２１の駆動軸には、タイミングプーリー１２１Ａが設けられており、支持ロッド１２２Ｂにもタイミングプーリー１２２Ｃが設けられており、これらタイミングプーリー１２１Ａとタイミングプーリー１２２Ｃとの間には、タイミングベルト１２１Ｂが掛けられている。したがって、ステッピングモータ１２１が付勢されるとき、タイミングプーリー１２１Ａ、タイミングベルト１２１Ｂおよびタイミングプーリー１２２Ｃを介して支持ロッド１２２Ｂが回転駆動され、フィードロール兼バックアップロール１２２が回転駆動させられると同時に、平歯車１３１と平歯車１３０との係合により、支持ロッド１２５Ｂも回転駆動させられ、したがって、測定ロール兼ピンチロール１２５も回転駆動させられる。この場合において、フィードロール兼バックアップロール１２２と測定ロール兼ピンチロール１２５とは、平歯車１３１と平歯車１３０との係合を介して同期して回転駆動させられることになる。この時、これらロール１２２および１２５は、これらロール１２２および１２５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１２２および１２５の間のシートの厚さ分だけロール１２５の上方への偏移を許すが、ロール１２５をシートを介してロール１２２に対して押し付けるように作用し続けうるものである。この際において、ロール１２５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１３０と平歯車１３１との正常な係合に影響が及ぼされるようなことはない。
【００４４】
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１２５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１２２と測定ロール兼ピンチロール１２５との間に挟まれたシートの厚さを指示する。
【００４５】
移動テーブル１２０Ａの図３における矢印方向への移動は、例えば、Ｘ軸ステージとかパルスステージとか呼ばれる市販の直線移動アクチュエータ１２０Ｂを用いることによって行われうる。この場合において、直線移動アクチュエータは、移動位置を認識できるものであるのが好ましい。この実施例では、移動テーブル１２０Ａの矢印方向への移動を案内し且つその移動テーブル１２０Ａを支えるためのガイド１２０Ｃがベース部１２０上に配置されている。
【００４６】
図３の平面図によく示されているように、移動テーブル１２０Ａの中央部には、切欠き開口部１２０Ｄが形成されており、フィードロール兼バックアップロール１２２および測定ロール兼ピンチロール１２５は、この切欠き開口部１２０Ｄのところに臨むように配置されている。さらにまた、移動テーブル１２０Ａには、自動測定時に、この移動テーブル１２０Ａの上に載置された被測定物としてのシートＳを切欠き開口部１２０Ｄの方に向かって押し出すように作用する第１のプッシャー１２０Ｅと第２のプッシャー１２０Ｆとが設けられている。
【００４７】
図５に示されるように、この実施例のシート厚さ測定装置は、ステッピングモータ１２１、磁気センサ１２７、直線移動アクチュエータ１２０Ｂおよび第１のプッシャー１２０Ｅおよび第２のプッシャー１２０Ｆ並びに各種スイッチに接続される制御装置１４０を備える。この制御装置１４０は、ＣＰＵ１４１と、モータードライバー１４２と、Ｉ／Ｏ及びカウンター回路１４３と、Ａ／Ｄコンバーター１４４と、メモリー１４５と、キーボード１４６と、ディスプレイ１４７と、プリンター１４８とを含む。
【００４８】
次に、前述したような構成を有するシート厚さ測定装置にてシートの全面に亘る厚さ変化をオフラインにて測定する動作について説明する。
【００４９】
先ず、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１２２および測定ロール兼ピンチロール１２５の周辺面の汚れを拭き取る。それから、ステッピングモータ２１を駆動して、フィードバックロール兼バックアップロール１２２および測定ロール兼ピンチロール１２５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。この場合におけるフィードロール兼バックアップロール１２２と測定ロール兼ピンチロール１２５の回転方向は、図３において右方向へシートを移送させるような方向とする。この時のステッピングモータ１２１の駆動パルスをカウンター回路１４３でカウントし、各タイミングで磁気センサー１２７の出力信号をＡ／Ｄコンバータ１４４を介して取り込む。この信号データは、測定ロール１２５の各位相に対応させ、メモリー１４５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１４５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や歪み、測定ロールの磁気特性の変化に起因する磁気センサー１２７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、移動テーブル１２０Ａにてシートを右方向へ移送させて測定を行う場合の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シートを右方向へと移送させて厚さを測定する場合における、各ロールの振れや歪み、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。
【００５０】
次に、ステッピングモータ２１を逆方向に駆動して、フィードバックロール兼バックアップロール１２２および測定ロール兼ピンチロール１２５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。この場合におけるフィードロール兼バックアップロール１２２と測定ロール兼ピンチロール１２５の回転方向は、図３において左方向へシートを移送させるような方向となる。この時のステッピングモータ１２１の駆動パルスをカウンター回路１４３でカウントし、各タイミングで磁気センサー１２７の出力信号をＡ／Ｄコンバータ１４４を介して取り込む。この信号データは、測定ロール１２５の各位相に対応させ、メモリー１４５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１４５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や歪み、測定ロールの磁気特性の変化に起因する磁気センサー１２７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、移動テーブル１２０Ａにてシートを左方向へ移送させて測定を行う場合の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シートを左方向へと移送させて厚さを測定する場合における、各ロールの振れや歪み、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。
【００５１】
このような測定準備動作を完了した後、オフラインにおける自動測定動作に入る。被測定シートＳを移動テーブル１２０Ａの切欠き開口部１２０Ｄの左側の部分に載せる。そして、フィードロール兼バックアップロール１２２および測定ロール兼ピンチロール１２５をシートを右方向へ移送させるような方向に回転駆動する。第１のプッシャー１２０ＥでシートＳの左端を軽く押してそのシートＳの右端がバックアップロール１２２と測定ロール１２５との間に挿入させられるようにすることにより、測定動作が開始させられる。このような測定動作の開始は、できるだけ素早く行うのが好ましい。何故ならば、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Ｓがフィードロール兼バックアップロール１２２と測定ロール兼ピンチロール１２５との間に挟まれて右方向へ走行させられている状態において、ステッピングモータ１２１の駆動パルスをカウンター回路１４３でカウントし、各タイミングで磁気センサー１２７の出力信号をＡ／Ｄコンバーター１４４を介して取り込む。この信号データをシート厚さデータとしてメモリ１４５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である零読み動作にてメモリ４５に記憶させておいたシートの右方向走行による測定動作のための零点補正データで、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、このシート厚さ測定装置による実際のシート厚さの測定値は、右方向走行測定動作にて得られた厚さデータと右方向走行零読み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。
【００５２】
このようにしてシートの１ライン分の厚さ測定が右方向走行にてなされて、シートＳが移動テーブル１２０Ａの切欠き開口部１２０Ｄの右側部分に保持されるようになったとき、直線移動アクチュエータ１２０Ｂを駆動して移動テーブル１２０Ａを一定量だけ矢印方向（図３参照）に前進させる。それから、フィードロール兼バックアップロール１２２および測定ロール兼ピンチロール１２５をシートを左方向へ移送させるような方向に回転駆動する。第２のプッシャー１２０ＦでシートＳの右端を軽く押してそのシートＳの左端がバックアップロール１２２と測定ロール１２５との間に挿入させられるようにすることにより、シートＳの左方向走行における測定動作が開始させられる。被測定シートＳがフィードロール兼バックアップロール１２２と測定ロール兼ピンチロール１２５との間に挟まれて左方向へ走行させられている状態において、ステッピングモータ１２１の駆動パルスをカウンター回路１４３でカウントし、各タイミングで磁気センサー１２７の出力信号をＡ／Ｄコンバーター１４４を介して取り込む。この信号データをシート厚さデータとしてメモリ１４５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である零読み動作にてメモリ４５に記憶させておいたシートの左方向走行による測定動作のための零点補正データで、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、このシート厚さ測定装置による実際のシート厚さの測定値は、左方向走行測定動作にて得られた厚さデータと左方向走行零読み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。
【００５３】
このようにしてシートＳの次の１ライン分の厚さ測定が左方向走行にてなされて、シートＳが移動テーブル１２０Ａの切欠き開口部１２０Ｄの左側部分に保持されるようになったとき、直線移動アクチュエータ１２０Ｂを再び駆動して移動テーブル１２０Ａを更に一定量だけ矢印方向（図３参照）に前進させてから、シートの右方向走行による測定動作を開始させる。このような動作を自動的に繰り返して行うことにより、シートＳの全面に亘る厚さ測定がなされる。
【００５４】
図６は、前述したようなシートＳ上の各測定ラインを分かり易くするため図式的に示したものであり、図７は、１つの測定ラインにおける厚さの測定結果の例をグラフ表示したものである。この実施例においては、プリンター１４８をカラープリンタとして、シートＳの厚さ測定値を、その厚さ測定値の大きさに依存して異なる色彩または異なる明度の色のドットにてプリントできるものとしている。例えば、図７のグラフ表示の右側に示すように、厚さ測定値が、目標値と等しい場合には、その厚さ測定値を黄色のドットにてプリントアウトし、厚さ測定値が、目標値より小さく下限値に等しい場合には、その厚さ測定値を青色のドットにてプリントアウトし、厚さ測定値が、目標値より大きく上限値に等しい場合には、その厚さ測定値を赤色のドットにてプリントアウトし、厚さ測定値が目標値と下限値との間の値であるときには、その大きさに依存した黄色と青色との間の中間色のドットにてプリントアウトし、厚さ測定値が目標値と上限値との間の値であるときには、その大きさに依存した黄色と赤色との間の中間色のドットにてプリントアウトするような制御を行う。こうすることにより、前述したような往復動作にて測定された厚さ測定値を、被測定シートの全面と同じまたは相似な広がりを有する印刷面上に、測定動作時の往復動作と同様の走査によりプリントアウトしていくと、図８に例示するような印刷結果を得ることができる。この図８の印刷結果は、被測定シートの全面に亘る厚さの変化が色の変化として示された被測定シートの３次元グラフとしてとらえることができる。この印刷結果は、被測定シートの全面における各位置の厚さを色の分布として表現したもので、シート全面の厚薄イメージを視覚的に認識し易くするものである。
【００５５】
図３から図８に関して説明した本発明の別の実施例のシート厚さ測定装置は、シートの全面に亘る厚さ変化を簡単に精度よく測定できるものであるが、オフラインでの測定に限られている。一方、非接触厚さ計では、オンラインにてシートの全面にわたって厚さを測定することのできるものは従来から種々ある。ところが、柔らかいシートを測定する場合には、非接触厚さ計で測定した場合の測定値と接触式厚さ計で測定した測定値との間に絶対値の差が大きいという問題が生じてきており、接触式厚さ計でオンラインにてシートの全面に亘って厚さを測定できるものが要望されてきている。そこで、本発明によれば、オンラインにおいてシートの全面に亘る厚さ変化を簡単に精度よく測定できる接触式のシート厚さ測定装置も提供される。図９は、本発明のさらに別の実施例としての、そのようなシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略立面図であり、図１０は、図９のＡ−Ａ′断面図である。そして、図１１は、図９のシート厚さ測定装置の検出部の詳細を示す立面図であり、図１２は、図１１の検出部の側面図である。また、図１３は、この実施例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分をブロック図にて示した図である。
【００５６】
これら図９から図１３に示されるように、この実施例のシート厚さ測定装置は、左右のフレームの間に水平に設けられた上部ビーム２０１および下部ビーム２０２と、上部ビーム２０１に取り付けられた上部リニアレール２０３と、下部ビーム２０２に取り付けられた下部リニアレール２０４と、上部ビーム２０１の右隅に配置された上部移動用ステップモータ２０５と、下部ビーム２０２の左隅に配置された下部移動用ステップモータ２０６と、上部ビーム２０１の右隅に配置された上部右側タイミングプーリー２０７と、下部ビーム２０２の右隅に配置された下部右側タイミングプーリー２０８と、上部移動用ステップモータ２０５の駆動軸に取り付けられた上部左側タイミングプーリー２０９と、下部移動用ステップモータ２０６の駆動軸に取り付けられた下部左側タイミングプーリー２１０と、上部左側タイミングプーリー２０９と上部右側タイミングプーリー２０７との間に掛けられた上部タイミングベルト２１１と、下部左側タイミングプーリー２１０と下部右側タイミングプーリー２０８との間に掛けられた下部タイミングベルト２１２と、上部リニアレール２０３の左端近くに配置された近接スイッチ等でよい上部原点センサー２１３と、下部リニアレール２０４の左端近くに配置された近接スイッチ等でよい下部原点センサー２１４と、上部リニアレール２０３と下部リニアレール２０４との間に配置されこれら上部リニアレール２０３および下部リニアレール２０４にそって左右に移動させられるように構成された検出部２２０とを主として備えている。
【００５７】
検出部２２０は、上部リニアレール２０３に対してリニアベアリング２２１を介して取り付けられこの上部リニアレール２０３にそって移動しうるように構成された上部移動テーブル２２２と、下部リニアレール２０４に対してリニアベアリング２２３を介して取り付けられこの下部リニアレール２０４にそって移動しうるように構成された下部移動テーブル２２４とを備えている。図１１および図１２によく示されるように、この検出部２２０は、更に、上部移動テーブル２２２に設けられた上部旋回支持装置２２５および上部バランス支持装置２２６の間に上部板バネ２２７を介して取り付けられた上部支持枠２２８と、下部移動テーブル２２４に設けられた下部旋回支持装置２２９および下部バランス支持装置２３０の間に下部板バネ２３１を介して取り付けられた下部支持枠２３２とを備える。これら板バネ２２７および２３１は、リンク機構およびスプリングでもよく、下部板バネ２３１は、必ずしも設けなくてもよい。
【００５８】
上部旋回支持装置２２５は、図１１にて部分断面にて示されるように、上部板バネ２２７の一端に接続する回動軸２２５Ａを有しており、この回動軸２２５Ａは、ベアリング２２５Ｂを介して回動しうるように支承されている。下部旋回支持装置２２９は、上部旋回支持装置２２５と同様の構成でベアリングを介して回動しうるように支承された回動軸２２９Ａを有しており、下部板バネ２３１の一端は、この回動軸２２９Ａに接続されている。下部バランス支持装置２３０は、図１１によく示されるように、下部支持枠２３２の一端に接続される接続リンク２３０Ａの他端をコイルバネ２３０Ｂで支持し、バランスさせて中央で静止させうるような構造とされている。上部バランス支持装置２２６は、下部バランス支持装置２３０と同様の構成で、上部支持枠２２８の一端に接続される接続リンク２２６Ａの他端をコイルバネで支持し、バランスさせて中央で静止させるような構造とされている。
【００５９】
図１１によく示されているように、上部支持枠２２８の一方の側には、測定ロール用ステップモータ２３３が取り付けられており、この測定ロール用ステップモータ２３３の駆動軸に測定ロール兼ピンチロール２３４が取り付けられており、上部支持枠２２８の他方の側には、磁気センサー２３５が取り付けられている。また、下部支持枠２３２の一方の側には、バックアップロール用ステップモータ２３６が取り付けられており、このバックアップロール用ステップモータ２３６の駆動軸には，バックアップロール２３７が取り付けられており、下部支持枠２３２の他方の側には、金属プレート２３８が取り付けられている。測定ロール兼ピンチロール２３４は、図１１によく示されるように、クラウンが付けられているのが好ましいが、バックアップロール２３７には、必ずしもクラウンが付けられていなくともよい。また、図１１に示すように、測定ロール兼ピンチロール２３４とバックアップロール２３７とが接触した状態で、磁気センサー２３５と金属プレート２３８との間の距離が所定値Ｌとなるように設定されている。また、図１２に示すように、測定ロール兼ピンチロール２３４とバックアップロール２３７との中心を結ぶ線に対して回動軸２２５Ａおよび２２９Ａを所定の距離ＯＳだけオフセットさせることで、後述するように被測定物であるシートＳに無理な力が加わらないようにすることができる。なお、磁気センサー２３５は、渦電流式でも静磁界式でもよい。
【００６０】
図９および図１０によく示されるように、上部移動テーブル２２２は、上部連結用金具２３９Ａを介して上部タイミングベルト２１１の下側パスに連結されており、上部タイミングベルト２１１が上部移動用ステップモータ２０５により駆動されるときに、それに応じて上部リニアレール２０３にそって移動させられるようになっている。また、下部移動テーブル２２４は、下部連結金具２３９Ｂを介して下部タイミングベルト２１２の上側パスに連結されており、下部タイミングベルト２１２が下部移動用ステップモータ２０６により駆動されるときに、それに応じて下部リニアレール２０４にそって移動させられるようになっている。
【００６１】
次に、図１３を特に参照して、この実施例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分について説明する。図１３に示されるように、この実施例のシート厚さ測定装置は、測定ロール用ステップモータ２３３、バックアップロール用ステップモータ２３６、磁気センサ２３５、上部原点センサー２１３、下部原点センサー２１４、上部移動用ステップモータ２０５、下部移動用ステップモータ２０６、並びに各種スイッチに接続される制御装置２４０を備える。この制御装置２４０は、ＣＰＵ２４１と、測定ロール用ステップモータ２３３およびバックアップロール用ステップモータ２３６のためのモータードライバー２４２と、上部ステップモータ２０５および下部ステップモータ２０６のためのモータードライバー２４２Ａと、Ｉ／Ｏ及びカウンター回路２４３と、Ａ／Ｄコンバーター２４４と、メモリー２４５と、キーボード２４６と、ディスプレイ２４７と、プリンター２４８とを含む。モータードライバー２４２には、フィルム等のシート製造現場においてオンラインにて移送させられているシートのライン速度を測定するライン速度測定器等（図示していない）から送られてくるライン速度信号が入力させられるように構成されている。
【００６２】
次に、前述したような構成を有するシート厚さ測定装置にてシートの全面に亘る厚さをオンラインにて測定する動作について説明する。
【００６３】
先ず、基本動作について説明する。測定準備動作として、上部移動用ステップモータ２０５および下部移動用ステップモータ２０６を駆動して、上部移動テーブル２２２および下部移動テーブル２２４を原点センサー２１３および２１４の位置まで移動させることにより、検出部２２０を原点位置に移動させておく。図９は、このように検出部２２０が原点位置にある状態を示しており、この図９において、被測定物であるシートＳは、図９の紙面に垂直な方向にオンラインにて移送させられているものとしている。バックアップロール２３７および測定ロール兼ピンチロール２３４の周辺面の汚れを拭き取る。次いで、シート製造ラインからのライン速度信号をモータードライバー２４２にて受け取り、ＣＰＵ２４１の制御のもとでモータードライバー２４２を作動させて、測定ロール用ステップモータ２３３およびバックアップロール用ステップモータ２３６を駆動して、測定ロール兼ピンチロール２３４およびバックアップロール２３７をライン速度と同調した速度で空転（被測定シートが両ロール２３４および２３７の間にない状態）させるようにする。すなわち、ライン速度（シート走行速度）に同期した周速で測定ロール２３４およびバックアップロール２３７を互いに同期させて回転させる。
【００６４】
次に、上部移動用ステップモータ２０５および下部移動用ステップモータ２０６を同期させて駆動開始し、上部移動テーブル２２２および下部移動テーブル２２４を同期させてオンラインにて走行しているシートＳの方へ（図９において右の方へ）移動させる。すると、測定ロール兼ピンチロール２３４とバックアップロール２３７との間にオンラインにて走行中のシートＳが挟みこまれるようになる。バックアップロール２３７と測定ロール兼ピンチロール２３４は、その間に挟まれて走行させられている被測定シートＳの走行速度と同調した速度で回転させられており、この状態において、上部移動用ステップモータ２０５および下部移動用ステップモータ２０６、並びに測定ロール用ステップモータ２３４およびバックアップロール用ステップモータ２３６の駆動パルスをカウンター回路２４３でカウントし、各タイミングで磁気センサー２３５の出力信号をＡ／Ｄコンバーター２４４を介して取り込む。この信号データをシート厚さデータとしてメモリ２４５に記憶させておく。シートＳを測定し始めると、シートＳの厚さに応じ、磁気センサー２３５と金属プレート２３８との間の寸法Ｌが変化する。これは、シート厚さに比例するので、磁気センサー２３５の出力信号の変化によりシートＳの厚さを知ることができるのである。図１４に例示するように、シートＳの幅方向における各位置に対応させて磁気センサー２３５の出力信号をグラフ化すれば、シートの厚さ分布を得ることができる。このように検出部２２０をシートＳの幅方向において往復動させることにより、シートの全面に亘る厚さ変化をオンラインにて測定することができる。
【００６５】
この実施例のシート厚さ測定装置には、シート厚さを高精度に測定できるような構成が種々なされているので、以下、それらの構成部分による測定動作について説明する。
【００６６】
先ず第一に、磁気センサー２３５を使用しているので、周囲の磁気環境の影響を受ける。したがって、この実施例のシート厚さ測定装置では、オンラインにて走行しているシートＳが無い時に、前述したような基本動作と同様の測定動作を予め行って、上部移動用ステップモータ２０５および下部移動用ステップモータ２０６、並びに測定ロール用ステップモータ２３４およびバックアップロール用ステップモータ２３６の駆動パルスをカウンター回路２４３でカウントし、各タイミングで磁気センサー２３５の出力信号をＡ／Ｄコンバーター２４４を介して取り込む。この信号データを、読み込み誤差情報、すなわち、零読みデータとしてメモリ２４５に記憶させておく。そして、前述したような基本動作にて測定されたシートの厚さデータを、この零読みデータにて加減することにより、周囲の磁気環境の影響を受けない高密精密な測定値を得ることができる。
【００６７】
第二に、前述したような旋回支持装置２２５および２２９の効果について説明する。図１５に示す通り厚みを測定すべきシートＳがあ矢印Ａ方向に進む間にロール２３３および２３７が矢印Ｂだけ移動すると、シートＳに対してロール２３３および２３７の進む方向は、切れ角θを持ちながら、矢印Ｃの軌跡を描く。この時、ロール２３３および２３７の支持部に旋回支持装置２２５および２２９がないと、シート表面との間に摺動力が生ずる。これは、シートを傷めるのと同時に、ロールの振動となり測定誤差の原因となる。これを防ぐために旋回支持装置が設けられている。この旋回支持装置は、シートの無い状態では、角度が定まらず、自由に回転してしまう。シートが無い時に零読み動作をさせる時、上下のロールの位置、すなわち、測定ロール２３４とバックアップロール２３７との位置がずれていては零読みの意味が無い。よって、上部バランス支持装置２２６および下部バランス支持装置２３０を設けることによって、中央でバランスさせる構成としている。
【００６８】
第三に、測定ロール兼ピンチロール２３４およびバックアップロール２３７の駆動に測定ロール用ステップモータ２３３およびバックアップロール用ステップモータ２３６を使用する理由について説明する。上下のロール、すなわち、測定ロール兼ピンチロール２３４およびバックアップロール２３７を真円のものを製作するのは難しい。しかし、上下のロールが真円でなくとも、上下のロールをそれぞれステップモータにより完全に同期回転させることで、この振れを零読み動作時に同時に読み取り記憶させ、シート測定時にはこの分を補正すれば真の厚さを求めることができるのである。
【００６９】
第四に、磁気センサー２３５の温度特性の補償について説明する。センサーは全般に熱による出力値の変動を伴う。よって、前述したような基本動作においてシートの幅方向に検出部を往復動させるときに、測定ロール兼ピンチロール２３４およびバックアップロール２３７がシートから外れた時点毎に、磁気センサー２３５の出力信号を厚さ零の時の零点補正データとしてメモリー２４５に記憶しておき、厚さの測定値の補正に使用することができるようにしている。
【００７０】
図９から図１５に関して説明した実施例のシート厚さ測定装置の変形例を、図１６から図２４を参照して説明する。この変形例は、前述した実施例におけるバックアップロール２３７に代えて、既設のバックアップロールを使用できるようにしたもので、装置全体のコストダウンを図れる利点がある。
【００７１】
図１６は、この変形例としてのシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略立面図であり、図１７は、図１６のシート厚さ測定装置の縦断面図である。そして、図１８は、図１６のシート厚さ測定装置の検出部の詳細を示す立面図であり、図１９は、図１８の検出部の側面図である。また、図２０は、その検出部の変形例を示す図１８と同様の図であり、図２１は、図２０の検出部の側面図である。また、図２２は、この変形例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分をブロック図にて示した図である。
【００７２】
これら図１６から図１９に示されるように、この変形例のシート厚さ測定装置は、被測定シートＳの上側の構成部分については、図９から図１３に関して説明した実施例のシート厚さ測定装置と同じ構造である。この変形例のシート厚さ測定装置は、左右のフレームの間に水平に設けられた上部ビーム３０１と、この上部ビーム３０１に取り付けられた上部リニアレール３０３と、上部ビーム３０１の左隅に配置された上部移動用ステップモータ３０５と、部ビーム３０１の右隅に配置された上部右側タイミングプーリー３０７と、上部移動用ステップモータ３０５の駆動軸に取り付けられた上部左側タイミングプーリー３０９と、上部左側タイミングプーリー３０９と、上部右側タイミングプーリー３０７との間に掛けられた上部タイミングベルト３１１と、上部リニアレール３０３の左端近くに配置された近接スイッチ等でよい上部原点センサー３１３と、上部リニアレール３０３に対してこの上部リニアレール３０３にそって左右に移動させられるように構成された検出部３２０と、左右のフレームの下部に設けられたベアリング３０２に回動軸３０４の各端部を回転しうるように支承されたバックアップロール３３７と、フレームの底部に配置されてタイミングベルト３１２を介してバックアップロール３３７を駆動するための空転時および測定時駆動用モーター３０６と、フレームの底部に配置されタイミングベルト３１４を介してバックアップロール３３７の回動軸に連結されたバックアップロール位相および回転原点検出用ロータリーエンコーダー３０８とを主として備えている。
【００７３】
検出部３２０は、上部リニアレール３０３に対してリニアベアリング３２１を介して取り付けられこの上部リニアレール３０３にそって移動しうるように構成された上部移動テーブル３２２を備えている。図１８および図１９によく示されるように、この検出部３２０は、更に、上部移動テーブル３２２に設けられた上部旋回支持装置３２５に上部板バネ３２７を介して取り付けられた上部支持枠３２８を備える。板バネ３２７は、リンク機構およびスプリングでもよい。
【００７４】
上部旋回支持装置３２５は、図１８にて部分断面にて示されるように、上部板バネ３２７の一端に接続する回動軸３２５Ａを有しており、この回動軸３２５Ａは、ベアリング３２５Ｂを介して回動しうるように支承されている。
【００７５】
図１８によく示されているように、上部支持枠３２８の一方の側には、測定ロール用ステップモータ３３３が取り付けられており、この測定ロール用ステップモータ３３３の駆動軸に測定ロール兼ピンチロール３３４が取り付けられており、上部支持枠３２８の他方の側には、磁気センサー３３５が取り付けられている。測定ロール兼ピンチロール３３４は、図１８によく示されるように、クラウンが付けられているのが好ましい。また、図１８に示すように、測定ロール兼ピンチロール３３４とバックアップロール３３７とが接触した状態で、磁気センサー３３５とバックアップロール３３７の周面との間の距離が所定値Ｌとなるように設定されている。また、図１９に示すように、測定ロール兼ピンチロール３３４とバックアップロール３３７との中心を結ぶ線に対して回動軸３２５Ａを所定の距離ＯＳだけオフセットさせることで、後述するように被測定物であるシートＳに無理な力が加わらないようにすることができる。なお、磁気センサー３３５は、渦電流式でも静磁界式でもよい。
【００７６】
図１６および図１７によく示されるように、上部移動テーブル３２２は、上部連結用金具３３９Ａを介して上部タイミングベルト３１１の下側パスに連結されており、上部タイミングベルト３１１が上部移動用ステップモータ３０５により駆動されるときに、それに応じて上部リニアレール３０３にそって移動させられるようになっている。
【００７７】
次に、図２０および図２１を参照して、検出部３２０の変形例について説明する。この変形例の構成は、磁気センサー３３５が測定ロール兼ピンチロール３３４の直上に配置して測定ロール兼ピンチロール３３４の変位を直接測定するようにし、上部移動テーブル３２２に取り付けた支持柱３３５Ａの下端に補正用磁気センサー３３５Ａを取り付けて、バックアップロール３３７の周面に対峙させる構成とした以外は、図１６から図１９を参照して説明した検出部３２０の構成と同じである。したがって、図２０および２１においては、それらと同じ構成部分について同じ参照符号を付して、それ以上詳述しない。また、バックアップロール３３７の直径Ｄと測定ロール兼ピンチロール３３４の直径ｄとの関係は整数倍とする。
【００７８】
次に、図２２を特に参照して、この変形例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分について説明する。図２２に示されるように、この変形例のシート厚さ測定装置は、測定ロール用ステップモータ３３３、バックアップロール駆動用モータ３０６、バックアップロール位相検出用ロータリーエンコーダー３０８、磁気センサ３３５、補正用磁気センサー３３５Ａ、上部原点センサー３１３、上部移動用ステップモータ３０５、並びに各種スイッチに接続される制御装置３４０を備える。この制御装置３４０は、ＣＰＵ３４１と、測定ロール用ステップモータ３３３およびバックアップロール駆動用モータ３０６のためのモータードライバー３４２と、上部移動用ステップモータ３０５のためのモータードライバー３４２Ａと、Ｉ／Ｏ及びカウンター回路３４３と、Ａ／Ｄコンバーター３４４と、メモリー３４５と、キーボード３４６と、ディスプレイ３４７と、プリンター３４８とを含む。モータードライバー３４２には、フィルム等のシート製造現場においてオンラインにて移送させられているシートのライン速度を測定するライン速度測定器等（図示していない）から送られてくるライン速度信号が入力させられるように構成されている。
【００７９】
次に、前述したような構成を有するシート厚さ測定装置にてシートの全面に亘る厚さをオンラインにて測定する動作について説明する。
【００８０】
先ず、基本動作について説明する。測定準備動作として、上部移動用ステップモータ３０５を駆動して、上部移動テーブル３２２を原点センサー３１３の位置まで移動させることにより、検出部３２０を原点位置に移動させておく。図１６は、このように検出部３２０が原点位置にある状態を示しており、この図１６において、被測定物であるシートＳは、図１６の紙面に垂直な方向にバックアップロール３３７の周面に接触するようにしてオンラインにて移送させられているものとしている。バックアップロール３３７および測定ロール兼ピンチロール３３４の周辺面の汚れを拭き取る。次いで、シート製造ラインからのライン速度信号をモータードライバー３４２にて受け取り、ＣＰＵ３４１の制御のもとでモータードライバー３４２を作動させて、測定ロール用ステップモータ３３３およびバックアップロール駆動用モータ３０６を駆動して、測定ロール兼ピンチロール３３４およびバックアップロール３３７をライン速度と同調した速度で空転（被測定シートが両ロール３３４および３３７の間にない状態）させるようにする。すなわち、ライン速度（シート走行速度）に同期した周速で測定ロール３３４およびバックアップロール３３７を互いに同期させて回転させる。この時、バックアップロール３３７と測定ロール３３４との回転比は、１：１またはＮ：１の整数倍の比率となる機械構成としている。
【００８１】
次に、バックアップロール３３７の回転原点をロータリーエンコーダー３０８の原点信号から得て、これと同時に上部移動用ステップモータ３０５の駆動を開始する。上部移動用ステップモータ３０５の駆動速度は、バックアップロール３３７に結合されたロータリーエンコーダー３０８の信号を基に決める。このように動作させると、検出部３２０は、図２３に示す通り、バックアップロール３３７の周面をスパイラルに走査することとなり、必ず同じ所を通過することとなる。この時の磁気センサー３２５または３２５Ａの出力をメモリー３４５に記憶させ、バックアップロール３３７の磁気特性として保存する。このようにバックアップロールの周面をスパイラルに走査することなるのは、シートの幅方向における厚さ変化、すなわち、厚さプロファイルを測定するプロファイルモードでこの変形例のシート厚さ測定装置を作動させた場合である。
【００８２】
この変形例のシート厚さ測定装置は、前述したようなプロファイルモードでの作動だけでなく、シートの長手方向の厚さ変化、すなわち、厚さトレンドを測定するトレンドモードでも作動させることができる。このトレンドモードで作動させるには、検出部３２０をシートＳの幅方向における所望の位置にて静止させた状態で厚さ測定を行うようにすればよく、そうすることにより、シートＳのその幅方向位置におけるシートの長手方向における１ライン分の厚さトレンドを得ることができる。その１ライン分の厚さトレンドを得た後、検出部３２０をシートＳの幅方向における別の位置へと移動させて静止させた状態で同様に厚さ測定を行うことにより、別の１ライン分の厚さトレンドを得ることができる。このようなトレンドモードで測定するときのために、図２４に示す通りバックアップロール３３７に対して輪切り状態で磁気センサー３２５または３２５Ａの出力をメモリー３４５に記憶させ、バックアップロール３３７の磁気特性として保存しておく必要もある。場合によっては、バックアップロールの回転速度の磁気センサー出力の違いもあるので、回転速度を変えて磁気センサー出力をメモリーに記憶させておく必要も生ずる。
【００８３】
なお、図９から図１５に示したシート厚さ測定装置では、厚さプロファイルを得るためのプロファイルモードでの動作についてのみ説明したのであるが、この実施例のシート厚さ測定装置においても、前述したのと同様なトレンドモードで動作させることができるものである。
【００８４】
次に、上部移動用ステップモータ３０５を駆動して検出部３２０を走査原点に戻し、ロール原点が検出されたと同時に、上部移動用ステップモータ３０５を再び駆動して検出部３２０をバックアップロール３３７上のシートＳの方へ向かって移動開始する。そして、検出部３２０の測定ロール兼ピンチロール３３４がシートＳの上に乗るとその厚さに応じ、磁気センサー３３５からの出力信号が変化する。当然、この信号出力には、バックアップロール３３７の磁気特性等、諸々の誤差要因が含まれているので、前述のメモリー３４５に記憶しておいた補正値を加減して真の厚さを求めることについては、前述した実施例と同様である。
【００８５】
この変形例のシート厚さ測定装置にも、シート厚さを高精度に測定できるような構成が種々なされているが、それらの構成部分による測定動作についての説明は、前述の実施例について説明したことと実質的に同様であるので、ここでは繰り返し詳述しない。
【００８６】
最後に、この変形例においては、シート速度低速時に対応できるように工夫がなされている点について説明する。シート速度が低速となると、図１５に示した切れ角θが大となり、図１８および図１９の検出部の構成では磁気センサー３３５がバックアップロール３３７の中心から大きくずれてしまい、磁気センサーの測定可能範囲を逸脱してしまう可能性がある。この場合には、図２０および図２１に示す検出部の如く、測定ロール兼ピンチロール３３４の直上に測定用磁気センサー３３５を配置し、測定ロール兼ピンチロール３３４の変位を直接測定し、バックアップロール３３７および機械フレームの熱膨張誤差を補正用磁気センサー３３５Ａの信号出力で補正キャンセルするという方法をとるとよい。したがって、このためには、当然シートの無い時に各ロールを駆動し、検出部を移動させながら、両センサー３３５および３３５Ａの出力値を記憶しておくことが必要である。また、シートの無い所で、零チェックを行うことも前述した実施例の場合と同様である。
【００８７】
【発明の効果】
シート製造ライン等のオンラインにても接触式にてより高精度にシートの厚さを測定できる。この場合において、シートの長手方向の１ラインにそう厚さトレンドだけでなく、シートの幅方向における厚さプロファイルも測定できるようにすることもできる。したがって、シート面内の１ライン分だけの厚さ変化だけでなく、シート面全体に亘る厚さ変化も測定できるので、シートの品質等の分析をより精密に行うことができる。
【００８８】
また、シート全面の厚薄イメージを視覚的に認識し易くすることもできるので、その応用範囲は広くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オンラインにおいてもシート厚さの測定を行える本発明の一実施例としてのシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略立面図である。
【図２】図１の実施例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分を示すブロック図である。
【図３】本発明の別の実施例としての、そのようなシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′断面図である。
【図５】図３のシート厚さ測定装置の概略立面図と関連させて、このシート厚さ測定装置の電気的構成部分をブロック図にて示した図である。
【図６】図３の実施例の装置によるシート上の各測定ラインを分かり易くするため図式的に示した図である。
【図７】図３の実施例の装置によるシート上の１つの測定ラインにおける厚さの測定結果の例をグラフ表示した図である。
【図８】図３の実施例の装置による測定値の印刷結果を例示する図である。
【図９】本発明のさらに別の実施例としてのシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略立面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ′断面図である。
【図１１】図９のシート厚さ測定装置の検出部の詳細を示す立面図である。
【図１２】図１１の検出部の側面図である。
【図１３】図９の実施例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分をブロック図にて示した図である。
【図１４】図９のシート厚さ測定装置における磁気センサーの出力信号を、シートの幅方向における各位置に対応させてグラフ化して例示する図である。
【図１５】図９の装置におけるロールの切れ角について説明する図である。
【図１６】本発明の変形例としてのシート厚さ測定装置の機械的構成部分を示す概略立面図である。
【図１７】図１６のシート厚さ測定装置の縦断面図である。
【図１８】図１６のシート厚さ測定装置の検出部の詳細を示す立面図である。
【図１９】図１８の検出部の側面図である。
【図２０】図１９の検出部の変形例を示す図１８と同様の図である。
【図２１】図２０の検出部の側面図である。
【図２２】図１６の変形例のシート厚さ測定装置の電気的構成部分をブロック図にて示した図である。
【図２３】図１６の装置におけるバックアップロールのスパイラル走査を説明するための図である。
【図２４】図１６の装置におけるバックアップロールのトレンドモードでの輪切り状態を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｓ  シート
２０  ベース部
２０Ａ  移動テーブル
２１  ステッピングモータ
２１Ａ  タイミングプーリー
２１Ｂ  タイミングベルト
２２  バックアップロール
２２Ａ  ベアリングユニット
２２Ｂ  支持ロッド
２２Ｃ  タイミングプーリー
２３  支持柱
２４  板バネ
２５  測定ロール兼ピンチロール
２５Ａ  ベアリングユニット
２５Ｂ  支持ロッド
２５Ｃ  ベアリングユニット
２７  磁気センサー
２７Ａ  支持ビーム
２７Ｂ  エアーシリンダ
２７Ｃ  スプリング
３０  平歯車
３１  平歯車
４０  制御装置
４１  ＣＰＵ
４２  モータードライバー
４３  Ｉ／Ｏ及びカウンター回路
４４  Ａ／Ｄコンバーター
４５  メモリー
４６  キーボード
４７  ディスプレイ
４８  プリンター
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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