(57)【要約】【課題】連続的に搬送される弾性シートの硬さを、搬送を停止させることなく測定可能で、弾性シートの異なる各位置における硬さのばらつきを把握でき、弾性シートの搬送方向における硬さの変動を高い正確さで測定可能な弾性シートの硬さ測定装置を提供する。【解決手段】（Ａ）駆動軸２と、（Ｂ）一の回転体の突起１２が、他の回転体の突起１２とは軸方向２ａにおいて異なる位置に設けられた複数の回転体１０ａから１０ｄと、（Ｃ）駆動軸の変位量を測定する変位量測定装置４とを備え、駆動軸を回転させることによって、複数の回転体の突起を順次、連続的に搬送される弾性シート２０に接触させて凹みを形成し、この凹み形成時における駆動軸の変位の大きさを変位量測定装置により測定し、変位の大きさから弾性シートの硬さを測定することを特徴としている。【選択図】図１
2017122692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に搬送される弾性シートの硬さ測定装置であって、
（Ａ）前記弾性シートの上方かつ幅方向に、上下方向に変位可能に設けられた駆動軸と、
（Ｂ）この駆動軸に設けられた複数の回転体であり、前記駆動軸の回転によって前記弾性シートに接触可能な突起が外周に設けられ、一の前記回転体の前記突起が、他の前記回転体の前記突起とは軸方向において異なる位置に設けられた前記複数の回転体と、
（Ｃ）前記駆動軸の変位量を測定する変位量測定装置とを備え、
前記駆動軸を回転させることによって、前記複数の回転体の前記突起を順次、連続的に搬送される前記弾性シートに接触させて凹みを形成し、この凹み形成時における前記駆動軸の前記変位の大きさを前記変位量測定装置により測定し、前記変位の大きさから前記弾性シートの硬さを測定することを特徴とする弾性シートの硬さ測定装置。
【請求項２】
前記複数の回転体は、前記駆動軸に対して、軸方向の位置を変更可能に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性シートの硬さ測定装置。
【請求項３】
前記複数の回転体は、前記駆動軸に対して、回転方向の位置を変更可能に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の弾性シートの硬さ測定装置。
【請求項４】
前記駆動軸に対して固定する前記回転体の数が変更可能とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性シートの硬さ測定装置。
【請求項５】
前記弾性シートは、樹脂材料と繊維材料との複合材料であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性シートの硬さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性シートの硬さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化プラスチックの成形材料として、ガラス繊維を樹脂コンパウンドに含浸したシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）が使用されている（特許文献１から３参照）。
【０００３】
このＳＭＣについては、樹脂、充填剤、硬化剤等を含む樹脂コンパウンドとガラス繊維を上下２枚の離型フィルムで挟み込み、シート状にして搬送しつつ含浸装置で押圧含浸することによってＳＭＣシートが製造される。このＳＭＣシートは、つづら折れ状にコンテナに収納されるか、あるいはロールに円筒状に巻き取られて収納される。  コンテナやロールから引き出されたＳＭＣシートは、搬送装置で切断装置に搬送されて所定質量の長さに切断される。この切断したＳＭＣシートを下金型に積み重ねて所望の投影面積にセットし、上金型を降下して上下金型でプレス成形することにより、ＳＭＣ成形品である繊維強化プラスチックが製造される。
【０００４】
このようなＳＭＣ成形品の製造においては、ＳＭＣシートの硬さを把握することが重要である。下金型にセットされるＳＭＣシートの硬さが変わればプレス時の流動性も変わり成形不良など生産性に影響するからである。
【０００５】
ＳＭＣシートは、製造ロットや製造後の経過時間でシートの硬さが変動し、成形品の不良発生率に影響を与える。そのため、ＳＭＣシートの一部分を一旦切り出して、オフラインで硬さを測定し、成形不良が発生しにくいように成形条件を変更している。硬さの測定には、針を進入させる方式の市販の測定機等が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７６２３１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１１０８４号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０２５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、オフラインで測定した結果は、連続的に搬送されるＳＭＣシートのうち、切り出した一部による代表値である。そのため、連続的に搬送されるＳＭＣシートの異なる各位置における硬さのばらつきや、ＳＭＣシートの搬送方向における硬さの変動を正確に把握できない。
【０００８】
また、人による測定のため、荷重、角度等の測定機の当て方のばらつき要因が入ってしまい、正確さの高い測定が難しい。
【０００９】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、連続的に搬送される弾性シートの硬さを、搬送を停止させることなく測定可能で、弾性シートの異なる各位置における硬さのばらつきを把握でき、弾性シートの搬送方向における硬さの変動を高い正確さで測定可能な弾性シートの硬さ測定装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の弾性シートの硬さ測定装置は、連続的に搬送される弾性シートの硬さ測定装置であって、
（Ａ）弾性シートの上方かつ幅方向に、上下方向に変位可能に設けられた駆動軸と、
（Ｂ）この駆動軸に設けられた複数の回転体であり、駆動軸の回転によって弾性シートに接触可能な突起が外周に設けられ、一の回転体の突起が、他の回転体の突起とは軸方向において異なる位置に設けられた複数の回転体と、
（Ｃ）駆動軸の変位量を測定する変位量測定装置とを備え、
駆動軸を回転させることによって、複数の回転体の突起を順次、連続的に搬送される弾性シートに接触させて凹みを形成し、この凹み形成時における駆動軸の変位の大きさを変位量測定装置により測定し、変位の大きさから弾性シートの硬さを測定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、連続的に搬送される弾性シートの硬さを、搬送を停止させることなく測定可能で、弾性シートの異なる各位置における硬さのばらつきを把握でき、弾性シートの搬送方向における硬さの変動を高い正確さで測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の弾性シートの硬さ測定装置の実施形態を模式的に示す正面図である。
【図２】図１の実施形態に使用される回転体を模式的に示す側面図である。
【図３】図１の実施形態における複数の回転体の突起の位置関係を説明する図である。
【図４】図１の実施形態の弾性シートの硬さ測定装置の使用状態を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１に示す本実施形態の硬さ測定装置１は、連続的に搬送される弾性シート２０の硬さを測定する。この硬さ測定装置１は、（Ａ）弾性シート２０の上方かつ幅方向に、上下方向に変位可能に設けられた駆動軸２と、（Ｂ）複数の回転体１０ａから１０ｄと、（Ｃ）駆動軸２の変位量を測定する変位量測定装置４とを備えている。複数の回転体１０ａから１０ｄは、駆動軸２に設けられている。複数の回転体１０ａから１０ｄは、駆動軸２の回転によって弾性シート２０に接触可能な突起１２が外周１１に設けられている。複数の回転体１０ａから１０ｄは、一の回転体（１０ａから１０ｄのいずれか）の突起１２が、他の回転体（１０ａから１０ｄのいずれか）の突起１２とは軸方向２ａにおいて異なる位置に設けられている。駆動軸２を回転させることによって、複数の回転体１０ａから１０ｄの突起１２を順次、連続的に搬送される弾性シート２０に接触させて凹みを形成する。この凹み形成時における駆動軸２の変位の大きさは、変位量測定装置４により測定される。この変位の大きさから、弾性シート２０の硬さが測定される。
【００１５】
複数の回転体１０ａから１０ｄは、例えば、それぞれ同一形状であり、これらのうち回転体１０ａについての図２の側面図に示したように、円盤状で、その中心には駆動軸２が挿入される円形状の軸穴１３が設けられている。複数の回転体１０ａから１０ｄは、弾性シート２０の幅方向全体にわたり均等幅となるように駆動軸２に設けられている。また、円盤状の外周１１には、例えば４つの突起１２が、回転方向に均等幅で外方に突出するように設けられている。４つの突起１２は、円盤状の本体と一体に形成されている。
【００１６】
複数の回転体１０ａから１０ｄの材料は、硬さ測定装置１の使用によって損傷しない強度と剛性、および製造に適した加工性等を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス等の金属材や、樹脂材等が挙げられる。
【００１７】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、複数の回転体１０ａから１０ｄの突起１２の相対的な位置関係を示している。同図に示すように、複数の回転体１０ａから１０ｄは、それぞれ、突起１２が、軸方向２ａにおいて異なる位置に設けられている。より具体的には、回転体１０ａの４つの突起１２に対して回転体１０ｂの４つの突起１２がそれぞれ軸方向２ａにおいて数度傾くように駆動軸２に固定されている。これと同様に、回転体１０ｂの４つの突起１２に対して回転体１０ｃの４つの突起１２、回転体１０ｃの４つの突起１２に対して回転体１０ｄの４つの突起１２が、軸方向２ａにおいて同一角度かつ同一の回転方向で数度傾くように駆動軸２に固定されている。
【００１８】
駆動軸２は、弾性シート２０の上方に設けられており、駆動軸２に設けられた複数の回転体１０ａから１０ｄは、弾性シート２０の上方から弾性シート２０の表面に突起１２が接触可能とされている。
【００１９】
また、駆動軸２は、弾性シート２０の幅方向に設けられており、弾性シート２０の全幅よりも長く、その両端は、弾性シート２０の幅方向両端より外側に位置している。
【００２０】
駆動軸２は、シャフト状で、軸方向２ａと直交する断面の形状が、回転体１０ａから１０ｄの中心に設けられた、図２および図３に示す軸穴１３に対応する円形状とされている。なお、この駆動軸２の断面形状は、回転体１０ａから１０ｄを駆動軸２に固定可能な形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、角形状であってもよい。また、駆動軸２は、回転体１０ａから１０ｄを取り付け固定する位置に、回転体１０ａから１０ｄを固定するためのネジ穴等の、部分的な取り付け形状を有していてもよい。駆動軸２の材料は、回転体１０ａから１０ｄを保持可能な強度と剛性、および製造に適した加工性等を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス等の金属材や、樹脂材等が挙げられる。
【００２１】
そして、硬さ測定装置１は、駆動軸２を回転駆動するモータ３を備えている。モータ３は、複数の回転体１０ａから１０ｄの突起１２を順次、連続的に搬送される弾性シート２０に接触させて凹みを形成しながら、駆動軸２に設けられた複数の回転体１０ａから１０ｄを定速で回転駆動する。
【００２２】
硬さ測定装置１は、駆動軸２を回転させることによって、複数の回転体１０ａから１０ｄの突起１２を順次、連続的に搬送される弾性シート２０に接触させて凹みを形成し、この凹み形成時における駆動軸２の変位に基づいて弾性シート２０の硬さを測定する。
【００２３】
このため、硬さ測定装置１では、図１に示すように、駆動軸２を下側から支持し、かつ駆動軸２を上方向に変位可能となるように、軸方向２ａから見て駆動軸２の水平方向両側を案内するガイド部材５を、駆動軸２の両端近傍に一つずつ備えている。これにより、弾性シート２０の上方かつ幅方向に、上下方向に変位可能に駆動軸２を設けている。
【００２４】
硬さ測定装置１は、駆動軸２を一定の荷重で下方に押圧するシリンダ６を、駆動軸２の両端近傍に一つずつ備えている。シリンダ６は、回転する駆動軸２に一定の荷重を加えることで、複数の回転体１０ａから１０ｄの突起１２を順次、連続的に搬送される弾性シート２０に接触させて弾性シート２０に凹みを形成する。シリンダ６は、弾性シート２０に凹みを形成するために、駆動軸２および複数の回転体１０ａから１０ｄの自重よりも大きな荷重が必要な場合に使用される。
【００２５】
そして、硬さ測定装置１は、駆動軸２の変位量測定装置４を備えている。変位量測定装置４は、駆動軸２を回転させることによって、複数の回転体１０ａから１０ｄの突起１２を順次、連続的に搬送される弾性シート２０に接触させて凹みを形成する際に、この凹み形成時における駆動軸２の変位量を測定する。すなわち、弾性シート２０の硬さに応じて凹みの深さが変化し、この凹みの深さに応じて、駆動軸２はガイド部材５に案内されながら上下方向に変位する。変位量測定装置４は、この駆動軸２の上下の変位を測定する。変位量測定装置４としては、例えば接触式、またはレーザーを用いた非接触の変位センサーが挙げられる。
【００２６】
以上の構成を備えた硬さ測定装置１によって、次のようにして弾性シート２０の硬さが測定される。弾性シート２０としては、例えば、製造ラインに搬送されて連続的に製造されるゴム状またはプラスチック状の弾性を持つシート材料等が挙げられる。弾性シート２０として好ましい例としては、樹脂材料と繊維材料との複合材料、例えばＳＭＣが挙げられる。ＳＭＣは、繊維材料であるガラス繊維を樹脂材料である樹脂コンパウンドに含浸した、繊維強化プラスチックの成形材料である。硬さ測定装置１は、連続的に搬送される弾性シート２０の硬さを、搬送を停止させることなく測定可能で、弾性シート２０の異なる各位置における硬さのばらつきを把握でき、弾性シート２０の搬送方向における硬さの変動を高い正確さで測定できる。そのため、弾性シート２０として樹脂材料と繊維材料との複合材料を用いた場合、製造ロットや製造後の経過時間で弾性シート２０の硬さが変動しても、硬さ測定装置１によってその硬さのばらつきや変動を高い正確さで測定できる。したがって、硬さのばらつきや変動があっても、測定した硬さを幅方向や経時的に集計して平均化することにより、その弾性シート２０に適した成形条件に調整することができるため、成形品の不良発生率を低減できる。
【００２７】
図４には、上記の硬さ測定装置１を用いての弾性シート２０の硬さ測定を示している。駆動軸２は、弾性シート２０の搬送方向Ｄと直交して、その上方かつ幅方向に、弾性シート２０と平行となるように設けられている。駆動軸２は、前記シリンダ６によって押圧されて、弾性シート２０に一定の荷重を掛けながら、図４の平面視で搬送方向Ｄにモータ３で回転駆動される。駆動軸２の回転によって、複数の回転体１０ａから１０ｄの外周１１に設けられた突起１２が、順次一つずつ弾性シートに２０に押し込まれ、連続的に搬送される弾性シート２０の測定点２１に凹みを形成する。
【００２８】
このとき、駆動軸２は、弾性シート２０の測定点２１の硬さに応じて、ガイド部材５に案内されながら上下に変位する。駆動軸２は、弾性シート２０の測定点２１が硬いほど上方に変位する。
【００２９】
この凹み形成時における駆動軸２の変位は、変位量測定装置４によって測定される。変位量測定装置４によって測定された駆動軸２の変位に基づいて、弾性シート２０の硬さが測定される。例えば、駆動軸２の変位の経時変化をモニタに表示し、チャートに出力し、あるいは測定した変位を数値に換算して表示することで、相対的に硬さを把握することができる。弾性シート２０の硬さを示すものとして、複数の回転体１０ａから１０ｄのそれぞれによって測定された、弾性シート２０の幅方向の複数の測定点２１における駆動軸２の変位の平均値や、搬送方向Ｄの複数の測定点２１の平均値の経時変化を表示してもよい。
【００３０】
複数の回転体１０ａから１０ｄはそれぞれ、４つの突起１２の回転方向の間隔に対応するピッチＰで、連続的に搬送される弾性シート２０に突起１２を接触させて凹みを形成する。複数の回転体１０ａから１０ｄはそれぞれ、突起１２が、他と異なる位置に設けられているので突起１２の相互の位置がずれ、突起１２を弾性シート２０に一つずつ押し込むことが可能となる。複数の突起１２で弾性シート２０を同時に押さないように、複数の回転体１０ａから１０ｄの突起１２の位置をずらすことにより、弾性シート２０の硬さを測定できる。そして弾性シート２０の異なる各位置における硬さのばらつきを把握でき、弾性シート２０の搬送方向における硬さの変動を高い正確さで測定できる。
【００３１】
例えば、回転体１０ａの突起１２が、シリンダ６によって一定の荷重を掛けながら弾性シート２０に接触して押し込まれると、このときの硬さに応じた駆動軸２の上下の変位が変位量測定装置４によって測定される。さらに駆動軸２が回転すると、回転体１０ａの突起１２から軸方向２ａにおいてずれた位置にある回転体１０ｂの突起１２が弾性シート２０に接触して押し込まれ、回転体１０ａの突起１２は弾性シート２０から離れていく。このときの回転体１０ｂの突起１２が接触した測定点２１における硬さに応じた駆動軸２の上下の変位は、変位量測定装置４によって測定される。
【００３２】
次に、同様にして、回転体１０ｂの突起１２から軸方向２ａにおいてずれた位置にある回転体１０ｃの突起１２が弾性シート２０に接触して押し込まれる。さらに同様にして、回転体１０ｃの突起１２からずれた位置にある回転体１０ｄの突起１２が弾性シート２０に接触して押し込まれる。これにより、回転体１０ｃ，１０ｄの突起１２は、それぞれ弾性シート２０の測定点２１に凹みを形成し、この凹みの深さに応じた駆動軸２の上下の変位は、変位量測定装置４によって測定される。
【００３３】
これにより、図４に示すように、弾性シート２０の幅方向全体にわたり均等に配置された４つの回転体１０ａから１０ｄによって、エリアＡ１で示す範囲の４つの測定点２１を測定できる。エリアＡ１の４つの測定点２１は、幅方向に均等幅の４つの測定点２１であって、弾性シート２０の搬送方向Ｄに向かって直線状に傾いている。
【００３４】
次に、回転体１０ａの次の突起１２が、エリアＡ１からピッチＰの間隔で、エリアＡ２の測定点２１に接触して押し込まれる。このときの硬さに応じた駆動軸２の上下の変位が変位量測定装置４によって測定される。さらに上記と同様に、回転体１０ａの突起１２から軸方向２ａにおいて順にずれた位置にある回転体１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの突起１２が、エリアＡ１からピッチＰの間隔で、エリアＡ２の測定点２１に順に一つずつ接触して押し込まれる。このときの各測定点２１の硬さに応じた駆動軸２の上下の変位が変位量測定装置４によって測定される。
【００３５】
以上のエリアＡ１，Ａ２と同様の測定を弾性シート２０の搬送方向Ｄに繰り返す。これにより、連続的に搬送される弾性シート２０の硬さを、搬送を停止させることなく測定可能で、弾性シート２０の異なる各位置における硬さのばらつきを把握でき、弾性シート２０の搬送方向における硬さの変動を高い正確さで測定できる。
【００３６】
なお、複数の回転体１０ａから１０ｄは、駆動軸２に対して、軸方向２ａの位置を変更可能に固定されていることが好ましい。また、複数の回転体１０ａから１０ｄは、駆動軸２に対して、回転方向の位置を変更可能に固定されていることが好ましい。また、駆動軸２に対して固定する回転体１０ａから１０ｄの数が変更可能とされていることが好ましい。
【００３７】
例えば、円盤状の回転体１０ａから１０ｄを、図２に示すように駆動軸２から独立した部材とし、図示は省略するが、軸穴１３から軸方向２ａに延びる、ボルトを装着可能なパイプ状の固定部を一体成形する。そして駆動軸２の軸方向２ａに沿ってネジ穴を複数設け、これら複数のネジ穴のうち、いずれかの位置のネジ穴を選択して回転体１０ａから１０ｄをボルトで固定する。これにより、駆動軸２の軸方向２ａに沿って複数設けたネジ穴の位置によって、駆動軸２に対して、軸方向２ａの位置を変更可能に固定することができる。
【００３８】
また、軸方向２ａの同一位置において、ネジ穴を駆動軸２の外周方向に複数設け、複数設けたネジ穴のうち、いずれかの位置のネジ穴を選択して回転体１０ａから１０ｄをボルトで固定する。これにより、駆動軸２に対して、回転方向の位置を変更可能に固定することができる。
【００３９】
また、駆動軸２の軸方向２ａに沿って、図１に示す回転体１０ａから１０ｄの固定位置以外の位置にもネジ穴を設けることで、４つの回転体１０ａから１０ｄに加えて、別途の回転体を取り付け、５つ以上の回転体を固定することができる。あるいは、回転体１０ａから１０ｄのうち、回転体１０ｂ，１０ｃを取り外して、回転体１０ａ，１０ｄの２つのみを固定することもできる。これにより、駆動軸２に対して固定する回転体１０ａから１０ｄの数が変更可能である。
【００４０】
なお、回転体１０ａから１０ｄと駆動軸２を固定する方法としては、次のようなものであってもよい。図３の回転体１０ａから１０ｄにおける外周１１の突起１２のない部分から軸穴１３に向かって、駆動軸２の軸方向２ａと直交し外周１１から軸穴１３の周面に貫通するネジ穴を開けておく。そして、このネジ穴にネジ込んだネジの先端を駆動軸２に押し当てて固定する。この場合には、駆動軸２にネジ穴を設けなくとも、駆動軸２の軸方向２ａに沿って任意の位置に、駆動軸２に対して軸方向２ａの位置を変更可能に回転体１０ａから１０ｄを固定することができる。また、駆動軸２に対して回転方向の位置を変更可能に回転体１０ａから１０ｄを固定することもでき、駆動軸２に対して固定する回転体１０ａから１０ｄの数の変更も可能である。
【００４１】
このような構成とすることで、図４の弾性シート２０における測定点２１の間隔調整を安価でかつ容易に行うことができる。回転体１０ａから１０ｄの一つ当たりの突起１２の数は、弾性シート２０の搬送速度、回転体１０ａから１０ｄのサイズ、測定ピッチＰ等に応じて設定される。このとき、駆動軸２に直接に突起１２を加工して一体に設ける場合に比べて、独立した円盤状の回転体１０ａから１０ｄの軸方向２ａや回転方向の位置を変更可能とし、取り付ける数を増減可能とすることで、測定点２１の間隔を容易かつ自由に調整できる。さらに、突起１２を加工して一体に設けた駆動軸２の作製に比べて、駆動軸２から独立した円盤状の回転体１０ａから１０ｄはより安価で簡易に作製できる。
【００４２】
以上に説明した本実施形態の硬さ測定装置１によれば、連続的に搬送される弾性シート２０の硬さを、搬送を停止させることなく測定可能である。さらに、弾性シート２０の異なる各位置における硬さのばらつきを把握でき、弾性シート２０の搬送方向における硬さの変動を高い正確さで測定できる。
【符号の説明】
【００４３】
１    弾性シートの硬さ測定装置
２    駆動軸
２ａ  軸方向
３    モータ
４    変位量測定装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  回転体
１１  外周
１２  突起
２０  弾性シート
【図１】
2017122692.tif 000003
【図２】
2017122692.tif 000004
【図３】
2017122692.tif 000005
【図４】
2017122692.tif 000006