(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を照射する赤外線用光源と、
この赤外線用光源より発する赤外線から被測定シートが吸収する特定波長を選定可能な光学フィルターと、
この光学フィルターにより選定された赤外線を前記被測定シートに投射する集光レンズと、
前記光学フィルターからの赤外線を前記集光レンズに導く第１光ファイバーと、
前記被測定シートを透過してきた光を受光するフォトダイオードと、
このフォトダイオードからの信号を受けて前記被測定シートの厚みデータを演算し出力可能な厚みデータ演算手段と、
前記フォトダイオードからの信号を前記厚みデータ演算手段に導く第２光ファイバーと、を備えており、
前記厚みデータ演算手段は赤外線が前記被測定シートを透過中に減衰される光量を厚みに変換するものであって、前記集光レンズと前記フォトダイオードとが前記被測定シートに近接して配置されていることを特徴とする厚み測定システム。
【請求項２】
前記集光レンズと前記フォトダイオードとが、前記被測定シートの長さ方向または幅方向にわたって移動可能になっている請求項１の厚み測定システム。
【請求項３】
前記厚みデータ演算手段は厚み換算器であって、この厚み換算器に、厚みデータを表示する表示部が接続されている請求項１又は２の厚み測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は厚み測定システムに関し、詳しくは、走行中の紙、パルプ、フィルム等のシート状物の厚みを赤外線を用いて測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙、パルプ、フィルム等、一般にシート状物（以下、シートと略称する）の品質を決める条件の１つとして、その厚みやシート上に塗布された塗工量などが挙げられる。特に、シート製造ラインの延伸前工程では、シートのエッジ部分の厚み管理が重要となる。シートのエッジ部分の厚みが不揃いであると、延伸工程で弛みが生じたり、亀裂あるいは切断したりするおそれがあるからである。
【０００３】
従来、赤外線の吸収波長を利用した透過型厚み測定技術として、図２に示すような測定技術がある。この測定技術は、赤外線用光源１より発する赤外線を光学フィルター２に透過させることにより、赤外線の中から被測定シートに吸収される特定波長のみの赤外線を選定し、その特定波長の赤外線を、光学レンズ等からなる投光部４中を透過させることにより走行するシート上に集光させる。この集光され測定スポットに絞られた特定波長の赤外線を、走行するシートＳに向けて投射し透過させることにより、透過中に減衰される光量を厚みに変換して厚みデータを出力する厚み変換器７を用いて厚みを求めるという測定技術である。この測定技術では、シートＳの種類に応じて、このシートＳが吸収する特定波長を選定可能な光学フィルター２を交換することが一般的で、１つの厚み変換器７により材質や厚さの異なるシートの厚みを測定できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の透過型測定装置を用いる測定方法では、測定システム全体が赤外線用光源１と投受光部４，５が一体型である等、測定装置全体が大きなスペースを要していた。つまり、赤外線用光源１と光学フィルター２と投光部４からなる投光側測定器本体Ａと、受光部５と厚み変換器７とからなる受光側測定器本体Ｃとを測定空間Ｂに配置させる必要があり、個々の測定機器を小型化する等してシステム全体を小型化することは到底困難であった。生産工程上、測定装置を設置する必要のある場所が非常に狭い場合は、測定装置全体の大きさが障害となり容易に設置できない。そこで、これまでは測定装置を設置できるスペースを確保するために、製造ラインを大きく改造する必要があった。特に、延伸前の工程は各種装置が複雑に混み入っており、既に生産工程が完成したラインであるため、後に厚み測定装置を設置しようとすれば、生産ラインの改変に長時間の労力とコストを要する。それだけに、測定装置の小型化は重要な課題であり、その要請は極めて強いものがあった。
【０００５】
更に、生産工程上シート製造ラインにおいて人が立ち入ることが困難な場所に測定装置を設置している場合には、シートの材質が変わったからといって、一度装着したフィルターを再び交換することは容易でない。その場合、被測定シートが限定されたり、被測定シートに応じて測定器を新たに増設する必要が生じ、その設置コスト（装置の購入費と設備工事費）は多大となる。このため、生産シートの種類が多種類になる製造ラインの延伸前工程でのオンライン厚み測定は、極めて困難であった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解消し、多種類にわたるシートの厚みを精度良く測定でき、しかも実質的に測定に係る装置部分を小型化でき、被測定シートの材質変化に応じたフィルターの交換が容易な厚み測定システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る厚み測定システムの特徴構成は、赤外線を照射する赤外線用光源と、
この赤外線用光源より発する赤外線から被測定シートが吸収する特定波長を選定可能な光学フィルターと、
この光学フィルターにより選定された赤外線を前記被測定シートに投射する集光レンズと、
前記光学フィルターからの赤外線を前記集光レンズに導く第１光ファイバーと、
前記被測定シートを透過してきた光を受光するフォトダイオードと、
このフォトダイオードからの信号を受けて前記被測定シートの厚みデータを演算し出力可能な厚みデータ演算手段と、
前記フォトダイオードからの信号を前記厚みデータ演算手段に導く第２光ファイバーと、を備えており、
前記厚みデータ演算手段は赤外線が前記被測定シートを透過中に減衰される光量を厚みに変換するものであって、前記集光レンズと前記フォトダイオードとが前記被測定シートに近接して配置されていることにある。
【０００８】
このように構成されていると、投光部と受光部とが、夫々光源が収納されている投光側測定器本体と受光側測定器本体から分難されるため、実質的に厚み測定に係る装置部分を小型化することが可能となる。従って、設置場所が狭い場合には、投受光部だけを生産ラインに設置し、投受光側測定器本体を投受光部と離れた別の広い場所に設置することが可能となるため、製造ライン中を走行するシートの種類が変わった場合でもフィルターの交換が容易となり、１つの測定器を用いるだけで多種類のシートのオンライン厚み測定が実現できる。又、光ファイバーによる信号伝搬は、媒質中での減衰率が小さいので、長い伝搬距離を経たしても、データの信頼性にほとんど影響を与えることがなく、測定精度を高く維持できる。
【０００９】
前記集光レンズと前記フォトダイオードとが、前記被測定シートの長さ方向または幅方向にわたって移動可能になっていることが好ましい。このように構成されていると、被測定シートの長さ方向のみならず幅方向にわたる厚み変動を的確に把握することができ、特に重要な測定箇所であるエッジ部分の厚み測定が容易となって都合がよい。
【００１０】
前記厚みデータ演算手段は厚み換算器であって、この厚み換算器に、厚みデータを表示する表示部が接続されていることが好ましい。このように構成されていると、フォトダイオードからの信号を直接厚みデータとして識別できるので便利であると共に、表示部として厚みデータをグラフ化する等、使用目的に応じた種々の表示を実現できて都合がよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１に、本実施形態の厚み測定システムである光ファイバーを用いた赤外線透過型厚み測定システムの概略構成を示す。この厚み測定システムは、赤外線を照射する赤外線用光源１とこの赤外線の内からシートＳに吸収される特定波長のみを選定する、波長選定手段である光学フィルター２とを備えた投光側測定器本体Ａと、この光学フィルター２と光ファイバー３により接続された集光レンズ等からなる投光部４と、走行するシートＳを挟んで投光部４と対向する位置に配置されフォトダイオード等からなる受光部５と、更に、この受光部５と光ファイバー６を介して接続されている厚みデータ演算手段である厚み変換器７と、この厚み変換器７から出力された厚みデータをグラフ等にして表示する表示部８とを備えて構成されている。このように、本実施形態の厚み測定システムは、投光側測定器本体Ａが赤外線を照射する赤外線用光源１と光学フィルター２とから構成されていて、受光側測定器本体Ｃが厚み変換器７から構成されていると共に、投光部４と受光部５のみが走行するシートに近接しつつ測定空間Ｂ内に配置される。従って、測定空間Ｂに占める実質的に測定に係る装置部分を、従来技術の場合に比べて大幅に小さくでき、既存の製造ラインに新たに設置する場合であっても、小スペースを確保するだけでよいため、製造ラインを大きく改造する必要がない。
【００１２】
更に、前記光学フィルター２は、走行するシートＳの材質によって種々変更可能になっている。その場合、シートＳの厚みと光吸収量との関係が可能な限り高い勾配を有する直線関係を維持するような、つまり測定感度が高くなるような波長の赤外線を選定できるようなフィルターを選ぶことが好ましい。又、光学フィルター２と前記投光部４とは光ファイバー３により接続されているので、両者の位置が相当離れている場合であっても媒質中を伝搬する光の減衰率が低いため、実質的に測定には支障がない。その結果、光学フィルター２の交換が、測定空間Ｂとは離れた、交換作業の容易な場所でできるので、製造ラインとしてシートの材質が種々変更されるような場合でも、なんら支障なくフィルター交換作業を容易、迅速に実施でき、結果的に常に精度の高い厚みデータを得ることができる。
【００１３】
もっとも、シート製造ラインを走行するシートの幅方向の厚さは均一ではない上に、製品によっては幅方向あるいは長さ方向によって構成成分が変わるため、同じシートでも測定箇所によっては赤外線吸収量が異なる場合がある。このような場合であっても、生産中のシートを製品規格内に納めるためには、シートの厚みを工程管理範囲内に保たせる必要がある。場合によっては生産工程上、人が立ち入れない場所や既設設備の影響を受けた、測定空間が制約された場所での工程管理を迫られる場合もある。
【００１４】
本実施形態に係る厚み測定システムは、投受光部４，５のみを測定空間Ｂに設置し、これら投光部４と受光部５との組み合わせを共にシートＳの幅方向あるいは長さ方向にわたって移動させ、測定位置を連続的に変えながらソフト処理を施す手法を採用する等によって高精度の厚み測定が可能となり、場合によってはフィルターを交換して測定箇所に対応した吸収波長に切替えることができ、任意の位置における精度のよい厚み測定が可能となる。つまり、これら投受光部４，５間を走行するシートＳの幅方向にわたって連続的あるいは不連続的に移動させることにより、シートの厚み変動による変化（吸収値の変化が緩やかで連続的である）か、材質上の変化（例えば、局部的に結晶化が進んでいる、あるいは構成成分の偏析などによる変化であるため、一般に吸収値の変化が急激である）かを識別し得るデータを予め厚み演算手段７に記憶させておき、測定値が変動した場合にはその都度いずれの原因であるかを判断しながら厚みデータを出力させるようにすることができる。その際、測定値の大きな変化に対しては、フィルターを交換することにより吸収波長を変えることもできる。尚、投受光部４，５の移動は、図示はしないが、走行するシートに対して、その直上をＸ−Ｙ方向に差し渡されたレールに沿って投光部４と受光部５が同期して移動可能なように駆動させる等により行わせることができる。
【００１５】
更に、得られた測定値を連続的にグラフ化して表示するようにすると、現在生産されているシートの厚みを直ちに理解することができるので、品質管理を強化する手段として有用性は大きいものとなり好ましい。一対の投受光部を、シートの長さ方向あるいは幅方向に移動させて、その測定結果をグラフ化すると、厚みの変動、あるいは変動原因などが直ちに判明して、以後の工程処理に有用な情報が得られシートの品質向上に寄与できる。もとより表示手段としては、グラフ化するだけでなく、単なるデジタル表示でもよいし、所定範囲を越える測定値に対しては警告表示が発せられるような構成のものでもよい。
【００１６】
〔別実施の形態〕
（１）厚みデータ演算手段は厚み変換器に限定されるものではなく、吸収値をデジタル信号で出力し、所定範囲を越える信号に対しては、音声あるいは光、あるいはこれら双方による警告表示が発せられるような構成のものでもよく、更にはシートの走行速度を減ずる、あるいは走行中止するようになっていてもよい。この場合、厚みデータ演算手段は表示部の機能を兼ね備えた構成になる。
【００１７】
（２）上記した実施形態では、一対の投光部および受光部を測定空間に配置するようにしたが、これらの一対の投受光部の組み合わせを複数個、測定空間内に左右あるいは前後して配置するようにしてもよい。特に、エッジ部分を専用に測定する一対の投受光部の組み合わせを別に配置することにより、エッジ部分の厚み管理を強化し、より利便性の高い厚み測定システムを構成することもできる。
【００１８】
（３）厚みデータ演算手段から出力される信号を次工程あるいは前工程に送信し、それらの送信データに応じて自動的に走行するシートに対して延伸力あるいは圧下する両ロール間の圧下力を作用させる制御システムと直結するように本発明を利用してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、従来技術の有する問題点が解消され、多種類にわたるシートの厚みをオンラインで精度良く測定でき、しかも実質的に測定に係る装置部分を小型化でき、かつ被測定シートの材質変化に応じたフィルター交換が容易な厚み測定システムを提供することができた。その結果、製造工程中のシートの破断が低減され、歩留りの大幅な向上を達成すると共に、操業性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る厚み測定システムの概略構成図
【図２】従来の厚み測定システムの概略構成図
【符号の説明】
１        赤外線用光源
２        波長選定手段（光学フィルター）
３，６    光ファイバー
４        投光部
７        厚みデータ演算手段（厚み換算器）
８        表示部
Ｓ        被測定シート
【図１】
0004085213.tif 000002
【図２】
0004085213.tif 000003