(57)【要約】【課題】シート材Ｙの厚みを計測した際の計測誤差をより低減させる。【解決手段】対向配置された１対のセンサ部１１（１１ａ，１１ｂ）によって非磁性体からなるシート材Ｙの一方側の表面位置と他方側の表面位置とを検出することで上記シート材の厚みを計測するシート材厚み計測方法であって、上記一対のセンサ部間の距離を計測し、この計測結果を用いて上記１対のセンサ部の出力信号を補正し、この補正信号を用いて上記シート材の厚みを算出する。【選択図】            図２
2005024468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された１対のセンサ部によって非磁性体からなるシート材の一方側の表面位置と他方側の表面位置とを検出することで前記シート材の厚みを計測するシート材厚み計測方法であって、
前記一対のセンサ部間の距離を計測し、この計測結果を用いて前記１対のセンサ部の出力信号を補正し、この補正信号を用いて前記シート材の厚みを算出することを特徴とするシート材厚み計測方法。
【請求項２】
前記一対のセンサ部間の距離は、前記一対のセンサ部を前記シート材の幅方向に移動させつつ計測されることを特徴とする請求項１記載のシート材厚み計測方法。
【請求項３】
前記一対のセンサ部は、同期して移動されることを特徴とする請求項１または２記載のシート材厚み計測方法。
【請求項４】
非磁性体からなるシート材を挟んで対向配置された１対のセンサ部と、該一対のセンサ部からの出力信号に基づいて前記シート材の厚みを算出する演算装置とを備えたシート材厚み計測装置であって、
前記一対のセンサ部間の距離を計測し、この計測結果を前記演算装置に入力するセンサ部間距離計測手段を備えることを特徴とするシート材厚み計測装置。
【請求項５】
前記センサ部間距離計測手段は、
前記シート材の一方側の表面あるいは前記他方側の表面に対向するセンサ部のどちらか一方に設置される渦電流式センサ部と、
該渦電流式センサ部が設置されない前記センサ部に設置される金属材と
を備えることを特徴とする請求項４記載のシート材厚み計測装置。
【請求項６】
前記センサ部間距離計測手段を複数備えることを特徴とする請求項４または５記載のシート材厚み計測装置。
【請求項７】
前記一対のセンサ部を前記シート材の幅方向に移動する移動手段を備えることを特徴とする請求項４〜６いずれかに記載のシート材厚み計測装置。
【請求項８】
前記センサ部は、レーザ式センサ部であることを特徴とする請求項４〜７いずれかに記載のシート材厚み計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材厚み計測方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、カレンダロール等によって形成された非磁性体からなるシート材の厚みを計測する技術として、シート材の一方側の表面及び他方側の表面に各々レーザ式センサ部を配置し、この各センサ部から得られるシート材の表面位置を示した信号を用いてシート材の厚みを算出する技術がある。この技術によれば、数十μｍ以下の計測誤差でシート材の厚みを計測することができる。
ところが、近年、このようなシート材に対して精密性が要求される場合が多くなり、数μｍ程度の誤差でシート材の厚みを計測する技術が要求されている。
通常、シート材の厚みは、センサ部をシート材の厚み方向に移動させながら、シート材の幅方向全体において計測されている。上述のように数μｍ程度の計測誤差でシート材の厚みを計測する場合には、センサ部を移動させる移動手段や当該移動手段を支持するフレーム等の機械的な誤差まで考慮する必要性がある。
このような必要性に応じる技術として、センサ部のシート材の厚み方向に対するぶれを高指向性電磁波を用いて計測し、この計測結果に基づいてセンサ部からの出力信号を補正する技術が提案されている。このような技術によって、上記シート材を計測する際の計測誤差を低減させることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３７８５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、通常、センサ部は、筐体に支持された状態で移動手段に固定されており、この筐体自体はシート材が有する熱に起因して熱変形する。このような筐体の熱変形もシート材の厚みの計測誤差となるが、従来、このようなセンサ部を支持する筐体の熱変形に起因する計測誤差を低減させる提案はなされてこなかった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、シート材の厚みを計測した際の計測誤差をより低減させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、シート材厚み計測方法に係る第１の手段として、対向配置された１対のセンサ部によって非磁性体からなるシート材の一方側の表面位置と他方側の表面位置とを検出することで上記シート材の厚みを計測するシート材厚み計測方法であって、上記一対のセンサ部間の距離を計測し、この計測結果を用いて上記１対のセンサ部の出力信号を補正し、この補正信号を用いて上記シート材の厚みを算出するという構成を採用する。
【０００７】
シート材厚み計測方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記一対のセンサ部間の距離は、上記一対のセンサ部を上記シート材の幅方向に移動させつつ計測されるという構成を採用する。
【０００８】
シート材厚み計測方法に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記一対のセンサ部は、同期して移動されるという構成を採用する。
【０００９】
シート材厚み計測装置に係る第１の手段として、非磁性体からなるシート材を挟んで対向配置された１対のセンサ部と、この一対のセンサ部からの出力信号に基づいて上記シート材の厚みを算出する演算装置とを備えたシート材厚み計測装置であって、上記一対のセンサ部間の距離を計測し、この計測結果を上記演算装置に入力するセンサ部間距離計測手段を備えるという構成を採用する。
【００１０】
シート材厚み計測装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、  上記センサ部間距離計測手段は、上記シート材の一方側の表面あるいは上記他方側の表面に対向するセンサ部のどちらか一方に設置される渦電流式センサ部と、この渦電流式センサ部が設置されない上記センサ部に設置される金属材とを備えるという構成を採用する。
【００１１】
シート材厚み計測装置に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記センサ部間距離計測手段を複数備えるという構成を採用する。
【００１２】
シート材厚み計測装置に係る第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記一対のセンサ部を上記シート材の幅方向に移動する移動手段を備えるという構成を採用する。
【００１３】
シート材厚み計測装置に係る第５の手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、上記センサ部は、レーザ式センサ部であるという構成を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るシート材厚み計測方法及び装置の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るシート材厚み計測装置１の概略図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
カレンダロールＸは、２つのロールＸ１，Ｘ２から構成されており、これらのロールＸ１，Ｘ２がモータ（不図示）によって矢印方向に各々回転されることによって、加熱された非磁性体を圧延することによってシート材Ｙを形成し後段側に排出する。このシート材をなす非磁性体としては、プラスチック等が上げられる。
シート材厚み計測装置１は、このようなカレンダロールＸによって圧延されることによって形成されるシート材Ｙの厚みを計測するものであり、カレンダロールＸの後段側に配置されている。このシート材厚み計測装置１は、センサ部１１、信号処理部１２、演算装置１３、表示装置１４及びフレーム１６を備えている。
【００１６】
フレーム１６は、図２に示すように、シート材Ｙが通過する開口部１６ａが形成された枠体である。このフレーム１６は、センサ部１１ｂをシート材Ｙの幅方向に移動させる際のレールとして構成される下部１６ｄと、この下部１６ｄに側部１６ｃを介して固定されかつセンサ部１１ａをシート材Ｙの幅方向に移動させる際のレールとして構成される上部１６ｂとから構成されている。また、フレーム１６の上部１６ｂ及び下部１６ｄは、レールにそって移動する移動子（不図示）を各々有している。なお、図１においては、説明の便宜上、フレーム１６を図示していない。また、本実施形態において、本発明に係る移動手段は、上記フレーム１６の上部１６ｂ、下部１６ｄ及び移動子から構成されている。
【００１７】
センサ部１１は、シート材Ｙを挟んで対向配置されるセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂとを備えている。そして、センサ部１１ａは、シート材Ｙの上面と対向するようにフレーム１６の上部１６ｂに備えられた移動子と固定されている。また、センサ部１１ｂは、シート材Ｙの下面と対向するようにフレーム１６の下部１６ｄに備えられた移動子と固定されている。
【００１８】
このセンサ部１１ａは、筐体１１ａ１、レーザ式センサ部１１ａ２及び金属板１１ａ３を備えている。筐体１１ａ１は、フレーム１６の上部１６ｂに備えられた移動子と直接固定されるものであり、図２に示すように方形に形状設定されている。この筐体１１ａ１の中央部には、レーザ式センサ部１１ａ２がシート材Ｙと対向するように収納支持されている。そして、筐体１１ａ１の下壁面には、２つの金属板１１ａ３（金属材）がレーザ式センサ部１１ａ２をシート材３の幅方向において挟むようにして配置されている。この金属板１１ａ３としては、鉄板やステンレス板を用いることができる。
【００１９】
また、センサ部１１ｂは、筐体１１ｂ１、レーザ式センサ部１１ｂ２及び渦電流式センサ部１１ｂ３を備えている。筐体１１ｂ１は、フレーム１６の下部１６ｄに備えられた移動子と直接固定されるものであり、図２に示すように方形に形状設定されている。この筐体１１ｂ１の中央部には、レーザ式センサ部１１ｂ２がシート材Ｙと対向するように収納支持されている。そして、筐体１１ａ１の上壁面には、２つの渦電流式センサ部１１ｂ３がシート材Ｙの幅方向においてレーザ式センサ部１１ｂ２を挟むようにしてかつシート材Ｙと対向するように配置されている。
【００２０】
したがって、図２に示すように、渦電流式センサ部１１ｂ３と金属板１１ａ３とは、シート材Ｙを挟んで対向して配置される。
なお、渦電流式センサ部１１ｂ３は、自らが発生させる磁場によって、金属板１１ａ３の表面に電磁誘導に起因する渦巻状の電流を発生させ、これを利用して自らの位置に対する金属板１１ａ３の表面位置、すなわちセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂ間の距離を計測し、第１信号ａとして出力するものである。
また、レーザ式センサ部１１ａ２，１１ｂ２は、シート材Ｙの表面に向けてレーザ光を出射し、その反射光を利用してシート材Ｙの表面位置を検出し、第２信号ｂとして出力するものである。
なお、本実施形態において、本発明に係るセンサ部間距離計測手段は、渦電流式センサ部１１ｂ３及び金属板１１ａ３から構成されている。
【００２１】
信号処理部１２は、渦電流式センサ部１１ｂ３から入力される第１信号ａ及びレーザ式センサ部１１ａ２，１１ｂ２から入力される第２信号ｂに対して増幅等の所定の処理を施すことによって、第１信号ａから第１位置検出信号Ａを生成し、第２信号ｂから第２位置検出信号Ｂを生成するものである。
【００２２】
演算装置１３（演算手段）は、予め、レーザ式センサ部１１ａ２及びレーザ式センサ部１１ｂ２の位置検出特性を各々記憶しており、第１位置検出信号Ａからセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂ間の距離を算出（計測）した後、この算出結果及び各センサ部１１ａ２，１１ｂ２の位置検出特性に基づいて第２位置検出信号Ｂを補正することで補正信号Ｃを生成し、さらにこの補正信号Ｃに基づいてシート材Ｙの厚みを算出するものである。
なお、ここで言う位置検出特性とは、レーザ式センサ部１１ａ２，１１ｂ２が測定対象に対して垂直方向に変位した場合に示す出力信号の変化特性である。
そして、表示装置１４は、演算装置１３において算出されたシート材Ｙの厚みを文字情報として、例えば画面上に表示するものである。
【００２３】
次に、本実施形態にシート材厚み計測装置１におけるシート材厚み計測方法について説明する。
【００２４】
シート材厚み計測装置１は、まず、渦電流式センサ部１１ｂ３から第１信号ａを取得し、レーザ式センサ部１１ａ２，１１ｂ２から第２信号ｂを取得する。そして、この第１信号ａ及び第２信号ｂは、信号処理部１２によって増幅等の処理が施されることによって第１位置検出信号Ａ及び第２位置検出信号Ｂとされ出力される。
【００２５】
ここで、第１信号ａは、筐体１１ｂ１に備えたれた２つの渦電流式センサ部１１ｂ３の各々から取得されるため、演算装置は１３、この複数の第１信号ａ、すなわち第１位置検出信号Ａがしめす値を平均化してセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂとの距離を算出する。このように複数の第１信号ａからセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂとの距離を算出することによって、演算装置１は、より正確にセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂとの距離を算出することが可能となる。
演算装置１３は、このセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂとの距離を算出することによって、筐体１１ａ１，１１ｂ１が熱変化することによってシート材Ｙに対して垂直方向に変位している場合であっても、センサ部１１ａとセンサ部１１ｂとの距離から各レーザ式センサ部１１ａ２、１１ｂ２がシート材Ｙの表面位置に対してどの程度変位しているのかを知ることができる。なお、ここで言うシート材Ｙの表面位置とは、実際のシート材Ｙの表面位置ではなく、シート材Ｙが所望の厚みで形成された場合にシート材Ｙの表面位置が存在するべき位置（基準位置）のことである。
【００２６】
上述のように、演算装置１３には、予め各レーザ式センサ部１１ａ２、１１ｂ２の位置検出特性が記憶されているため、演算装置１３は、センサ部１１ａとセンサ部１１ｂとの距離及び位置検出特性から、第２位置検出信号Ｂを補正するための補正係数を決定することができる。
演算装置１３は、この補正係数を用いて第２位置検出信号Ｂを補正することによって、補正信号Ｃとし、この補正信号Ｃに基づいてシート材Ｙの厚みを算出する。
このように、本実施形態に係るシート材厚み計測方法によれば、渦電流式センサ部１１ｂ３によってレーザ式センサ部１１ａ２，１１ｂ２が基準位置に対してどの程度変位しているかを知ることができるので、予め演算装置１３に各レーザ式センサ部１１ａ２，１１ｂ２の位置検出特性を記憶させておくことで、渦電流式センサ部１１ｂ３の分解能（数μｍ）まで確実にシート材Ｙの厚みを計測することができる。
【００２７】
そして、シート材厚み計測装置１は、移動手段によってセンサ部１１ａ，１１ｂを同期してシート材Ｙの幅方向に移動させることで、シート材Ｙの幅方向全体に亘ってセンサ部１１ａとセンサ部１１ｂとの距離を計測しつつ、シート材Ｙの厚みを計測する。これによって、シート材厚み計測装置１は、確実にシート材Ｙの厚みを幅方向全体に亘って計測することができる。
この計測結果は、表示装置１４において文字情報として例えば画面上に表示される。
【００２８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るシート材厚み計測方法及び装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２９】
例えば、上記実施形態において、渦電流式センサ部１１ｂ３及び金属板１１ａ３からなるセンサ部間距離計測手段を２つ設置した。しかしながら、これに限定されるものではなく、さらに複数のセンサ部間距離計測手段が設置されても良い。
【００３０】
また、上記実施形態において、渦電流式センサ部１１ｂ３を筐体１１ｂ１に設置し、金属板１１ａ３を筐体１１ａ１に設置した。しかしながら、一対の渦電流式センサ部１１ｂ３及び金属板１１ａ３が対向配置されていれば良く、例えば、筐体１１ａ１に渦電流式センサ部１１ｂ３を設置し、筐体１１ｂ１に金属板１１ａ３を設置しても良い。また、２つの内、一方の渦電流式センサ部１１ｂ３を筐体１１ａ１に設置し、他方の渦電流式センサ部１１ｂ３を筐体１１ｂ１に設置しても良い。
【００３１】
また、上記実施形態において、シート材厚み計測装置１は、カレンダロールＸによって、表面が略平坦なシート材Ｙの厚みを計測するものとして説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、シート材厚み計測装置１は、表面に積極的に凹凸が形成されたシート材Ｙの凹凸を計測しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対向配置された１対のセンサ部によって非磁性体からなるシート材の一方側の表面位置と他方側の表面位置を検出することで上記シート材の厚みを計測するシート材厚み計測方法であって、上記一対のセンサ部間の距離を計測し、この計測結果を用いて上記１対のセンサ部の出力信号を補正し、この補正信号を用いて上記シート材の厚みを算出するので、シート材の厚みを計測した際の計測誤差をより低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシート材厚み計測装置１の概略図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【符号の説明】
１……シート材厚み計測装置
１１……センサ部
１１ａ１，１１ｂ１……筐体
１１ａ２，１１ｂ２……レーザ式センサ部
１１ａ３……金属板（金属材）
１１ｂ３……渦電流式センサ部
１２……信号処理部
１３……演算装置（演算手段）
１４……表示装置
Ｘ……カレンダロール
Ｙ……シート材
【図１】
2005024468.tif 000003
【図２】
2005024468.tif 000004