JP2021036223A - Thickness measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば塗工装置において塗液が塗工された基材の厚さを測定する厚さ測定装置に関するものである。 The present invention relates to a thickness measuring device for measuring the thickness of a base material coated with a coating liquid, for example, in a coating device.
ロールトゥロールで送られる基材に、塗工液をダイの吐出口から塗工して電池の極板等を製造することが行われている。基材上に形成される塗工層の厚さは、例えば電池の場合、電池の充放電量に直接影響を与えることから、基材に塗工する塗工液の膜厚管理は非常に重要となる。つまり、塗工液は、基材の幅方向及び送り方向に沿って均一な厚さで塗工される必要がある。 A coating liquid is applied to a base material sent by roll-to-roll from a die discharge port to manufacture a battery electrode plate or the like. In the case of a battery, for example, the thickness of the coating layer formed on the base material directly affects the charge / discharge amount of the battery, so it is very important to control the film thickness of the coating liquid to be applied to the base material. It becomes. That is, the coating liquid needs to be coated with a uniform thickness along the width direction and the feeding direction of the base material.
特許文献1には、図1に示すようにダイ10に排出ポート31を設け、この排出ポート31からの塗液3の排出量を制御することによって基材2に面する吐出口18からの塗液3の吐出量を調節することにより、基材2上に形成される塗液3からなる塗膜層の厚さを均一にする構成が記載されている。
In
ここで、排出ポート31による塗液3の排出量の制御の精度をより高くするために、ダイ10の下流側にて塗膜層が形成された基材2(以後、測定対象Wと呼ぶ)の厚さを厚さ測定装置400で測定し、そこでの測定値と目標の厚さとの誤差を排出ポート31の制御動作にフィードバックしている。
Here, in order to improve the accuracy of controlling the discharge amount of the
一方、厚さ測定装置400で測定対象Wの厚さを測定するにあたり、図1のように測定対象Wがロール5とロール6との間に掛け渡されている状態で測定を行う場合、測定対象Wが波打って搬送され、図16(a)に2点鎖線で示すように厚さ測定装置400に対する測定対象Wの相対位置が変化する可能性がある。このような場合でも厚さ測定が可能となるよう、測定手段401にはX線源やβ線源などを用いる透過型のものが一般的に利用されている。
On the other hand, when measuring the thickness of the measurement target W with the thickness measuring
特許文献1:特開2015−97198号公報 Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-97198
しかしながら、図16(a)および図16(b)に示すような従来の厚さ測定装置400では、測定対象Wを幅方向全体にわたって精度良く測定することができないおそれがあった。具体的には、X線源やβ線源などを用いて測定を行う場合、これらのスポット径は3mm〜20mmと非常に大きく、図16(b)の矢印が示すように測定対象Wの端部を測定する際には光線の一部が測定対象Wを通過しなくなるため、正確に測定ができなくなる。すなわち、測定対象Wの端部近傍で測定不能な領域が存在するため、排出ポート31の制御を精度良く行うことができないという問題があった。
However, with the conventional thickness measuring
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、2つのロールの間に掛け渡された測定対象を幅方向全体にわたって精度良く測定することが可能な厚さ測定装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a thickness measuring device capable of accurately measuring a measurement target stretched between two rolls over the entire width direction. I am aiming.
上記の課題を解決するために本発明の厚さ測定装置は、ロールトゥロールで搬送される帯状の測定対象の厚さを測定する厚さ測定装置であり、隣り合う2つのロールの間の前記測定対象の搬送経路近傍に前記測定対象をはさんで互いに対向するように配置され、前記測定対象に向かって投光する光反射式の第1の距離測定部および第2の距離測定部と、前記第1の距離測定部による前記測定対象との距離の測定結果および前記第2の距離測定部による前記測定対象との距離の測定結果をもとに前記測定対象の厚さを算出する厚さ算出部と、を有することを特徴としている。 In order to solve the above problems, the thickness measuring device of the present invention is a thickness measuring device that measures the thickness of a strip-shaped measurement object conveyed by roll-to-roll, and is said to be between two adjacent rolls. A light-reflecting first distance measuring unit and a second distance measuring unit that are arranged so as to face each other with the measurement target sandwiched in the vicinity of the transport path of the measurement target and project light toward the measurement target. Thickness for calculating the thickness of the measurement target based on the measurement result of the distance to the measurement target by the first distance measurement unit and the measurement result of the distance to the measurement target by the second distance measurement unit. It is characterized by having a calculation unit.
上記厚さ測定装置によれば、比較的スポット径が小さい光反射式の距離測定部を用いて測定を行うため、測定対象の端部まで正確に測定することができる。また、測定対象をはさんで対向するように第1の距離測定部および第2の距離測定部を配置することにより、測定対象の表面および裏面の位置をそれぞれ測定して測定対象の厚さを算出するため、測定対象が波打って相対位置が変化しても厚さ測定が実施可能である。 According to the thickness measuring device, since the measurement is performed using the light reflection type distance measuring unit having a relatively small spot diameter, it is possible to accurately measure the end portion of the measurement target. Further, by arranging the first distance measuring unit and the second distance measuring unit so as to face each other with the measurement target in between, the positions of the front surface and the back surface of the measurement target are measured and the thickness of the measurement target is measured. Since it is calculated, the thickness can be measured even if the measurement target is wavy and the relative position changes.
また、前記第1の距離測定部および前記第2の距離測定部を保持するセンサ保持フレームと、前記センサ保持フレームを前記測定対象の幅方向に移動させるフレーム移動手段と、をさらに有していてもよい。 Further, it further has a sensor holding frame for holding the first distance measuring unit and the second distance measuring unit, and a frame moving means for moving the sensor holding frame in the width direction of the measurement target. May be good.
この構成により、1組の距離測定部によって測定対象の幅方向全体の厚さ測定をすることができる。 With this configuration, it is possible to measure the thickness of the entire measurement target in the width direction by a set of distance measuring units.
また、前記測定対象の幅方向に前記測定対象と並んで配置され、前記第1の距離測定部から投光された光および前記第2の距離測定部から投光された光を同時に反射させるキャリブレーションワークをさらに有していてもよい。 Further, a calibration that is arranged side by side with the measurement target in the width direction of the measurement target and simultaneously reflects the light projected from the first distance measurement unit and the light projected from the second distance measurement unit. It may have more measurement work.
この構成により、第1の距離測定部と第2の距離測定部の距離を正確に把握することができる。 With this configuration, the distance between the first distance measuring unit and the second distance measuring unit can be accurately grasped.
また、前記隣り合う2つのロールの間でたわみなく張られた場合の前記測定対象と平行な平滑面を有し、前記センサ保持フレームに対して前記フレーム移動手段と連結されている側と反対側に前記センサ保持フレームと対向するように配置された第1の定盤と、少なくとも前記測定対象の面と直交する方向において前記第1の距離測定部および前記第2の距離測定部と一直線上に並び前記第1の定盤に向かって投光する第3の距離測定部と、をさらに有していてもよい。 Further, it has a smooth surface parallel to the measurement target when stretched between the two adjacent rolls without bending, and is opposite to the side connected to the frame moving means with respect to the sensor holding frame. On a straight line with the first surface plate arranged so as to face the sensor holding frame, and at least in a direction orthogonal to the surface to be measured, the first distance measuring unit and the second distance measuring unit. It may further have a third distance measuring unit that emits light toward the first surface plate.
この構成により、センサ保持フレーム自体に振動による変形が生じていた場合でも、それを把握し、測定対象の厚さ測定の精度を維持することができる。 With this configuration, even if the sensor holding frame itself is deformed due to vibration, it can be grasped and the accuracy of the thickness measurement of the measurement target can be maintained.
また、前記隣り合う2つのロールの間でたわみなく張られた場合の前記測定対象と平行な平滑面を有し、前記センサ保持フレームに対して前記フレーム移動手段と連結されている側に前記センサ保持フレームと対向するように配置された第2の定盤と、少なくとも前記測定対象の面と直交する方向において前記第1の距離測定部、前記第2の距離測定部、および前記第3の距離測定部と一直線上に並び前記第2の定盤に向かって投光する第4の距離測定部と、をさらに有していてもよい。 Further, the sensor has a smooth surface parallel to the measurement target when stretched between the two adjacent rolls without bending, and the sensor is connected to the frame moving means with respect to the sensor holding frame. A second surface plate arranged so as to face the holding frame, and the first distance measuring unit, the second distance measuring unit, and the third distance in a direction at least orthogonal to the surface to be measured. It may further have a fourth distance measuring unit that is aligned with the measuring unit and projects light toward the second surface plate.
この構成により、センサ保持フレームのフレーム移動手段と連結されている側でも仮にセンサ保持フレーム自体に振動による変形が生じていた場合でも、それを把握し、測定対象の厚さ測定の精度を維持することができる。 With this configuration, even if the sensor holding frame itself is deformed due to vibration even on the side connected to the frame moving means of the sensor holding frame, it is grasped and the accuracy of the thickness measurement of the measurement target is maintained. be able to.
また、前記センサ保持フレームは、前記測定対象をはさんで向かい合う位置に各々磁性を有する磁性ユニットの組を有していても良い。 Further, the sensor holding frame may have a set of magnetic units having magnetism at positions facing each other across the measurement target.
こうすることにより、磁性ユニットの組の間で働く吸引力もしくは斥力によってセンサ保持フレームの振動による変形を軽減することができる。 By doing so, it is possible to reduce the deformation due to the vibration of the sensor holding frame due to the attractive force or the repulsive force acting between the sets of the magnetic units.
また、前記隣り合う2つのロールの間でたわみなく張られた場合の前記測定対象と平行な平滑面を有し、前記センサ保持フレームと対向するように配置された第3の定盤をさらに有し、当該第3の定盤には磁性を有する磁性ユニットが前記センサ保持フレームの移動方向に沿って設けられ、前記センサ保持フレームは、前記第3の定盤の磁性ユニットに対向する位置に磁性を有する磁性ユニットをさらに有していても良い。 Further, it has a smooth surface parallel to the measurement target when stretched between the two adjacent rolls without bending, and further has a third surface plate arranged so as to face the sensor holding frame. A magnetic magnetic unit having magnetism is provided on the third surface plate along the moving direction of the sensor holding frame, and the sensor holding frame is magnetic at a position facing the magnetic unit of the third surface plate. It may further have a magnetic unit having.
こうすることにより、第3の定盤とセンサ保持フレームの磁性ユニットの間で吸引力もしくは斥力が働き、それによってセンサ保持フレームの振動による変形を軽減することができる。 By doing so, an attractive force or a repulsive force acts between the third surface plate and the magnetic unit of the sensor holding frame, whereby deformation due to vibration of the sensor holding frame can be reduced.
また、前記第1の距離測定部および前記第2の距離測定部を保持するセンサ保持フレームと、前記測定対象の側方に設けられ、前記測定対象の面と垂直な方向を軸方向とする回転軸であり、前記センサ保持フレームを回転移動させるフレーム移動手段と、をさらに有していても良い。 Further, a sensor holding frame for holding the first distance measuring unit and the second distance measuring unit, and rotation provided on the side of the measurement target with the direction perpendicular to the surface of the measurement target as the axial direction. It may further have a frame moving means which is a shaft and rotates and moves the sensor holding frame.
この構成により、設置スペースが比較的小さい構成で第1の距離測定部および第2の距離測定部を移動させることができる。 With this configuration, the first distance measuring unit and the second distance measuring unit can be moved in a configuration in which the installation space is relatively small.
本発明の厚さ測定装置によれば、2つのロールの間に掛け渡された測定対象を幅方向全体にわたって精度良く測定することが可能である。 According to the thickness measuring apparatus of the present invention, it is possible to accurately measure the measurement target stretched between the two rolls over the entire width direction.
厚さ測定装置を有する塗工装置について、図1および図2を参照して説明する。図1は、塗工装置の概略構成を説明する図である。図2は、図1のa矢視の断面図である。 A coating device having a thickness measuring device will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a coating device. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line a of FIG.
塗工装置1は、ロールトゥロールで送られる帯状の基材2に、塗液3を塗工するための装置である。塗液3は、基材2の送り方向MDに沿って均一な厚さ(均一な塗工量)で塗工される。なお、基材2の幅方向TDは、基材2の送り方向MDに直交する方向であり、図1におけるY軸方向がこれに相当する。また、図1において塗液3が塗工された基材2(本説明では測定対象Wと呼ぶ)の送り方向MDを、本説明ではX軸方向とも呼ぶ。
The
塗工装置1は、基材2の幅方向に沿って長く構成されたダイ10と、このダイ10に塗液3を供給する供給手段20とを備えている。ダイ10において、その長手方向(図1におけるY軸方向)を幅方向TDといい、基材2の幅方向TDと同じである。この塗工装置1では、ダイ10に対向するロール5が設置されており、ダイ10の幅方向TDとロール5の回転中心線の方向とは平行である。基材2は、このロール5に案内され、基材2とダイ10(後述のスリット12の先端)との間隔(隙間)が一定に保たれ、この状態で塗液3の塗工が行われる。
The
また、ダイ10の基材2への塗液の供給経路の途中には、排出ポート31乃至34が設けられており、この排出ポート31乃至34からの塗液3の排出量を制御することによって基材2に面する吐出口18からの塗液3の吐出量を調節することにより、基材2上に形成される塗液3からなる塗膜層の厚さを基材2の幅方向にわたって均一にしている。
Further,
ここで、排出ポート31乃至34による塗液3の排出量の制御の精度をより高くするために、ダイ10の下流側にて塗膜層が形成された基材2(測定対象W)の厚さを厚さ測定装置40で測定し、そこでの測定値と目標の厚さとの誤差を排出ポート31乃至34の制御動作にフィードバックしている。
Here, in order to improve the accuracy of controlling the discharge amount of the
ダイ10は、先細り形状である第一リップ13aを有する第一分割体13と、先細り形状である第二リップ14aを有する第二分割体14とを、これらの間にシム板15を挟んで、組み合わせた構成からなる。図2は、図1のa矢視の断面図である。ダイ10は、その内部に、幅方向TDに長い空間からなる第1のマニホールド11と、この第1のマニホールド11と繋がるスリット12とが形成され、また、第一リップ13aと第二リップ14aとの間には、スリット12の解放端である吐出口18が形成されている。すなわち、第1のマニホールド11と吐出口18とは、スリット12を経由して繋がっている。
The
スリット12は、第1のマニホールド11と同様に幅方向TDに長く形成されており、スリット12の幅方向寸法は、シム板15の内寸によって決定され、スリット12の幅方向寸法と略同一の幅方向寸法の塗液3を、基材2上に塗工することができる。スリット12の隙間寸法(高さ寸法)は、例えば0.4mm〜1.5mmである。
The
ダイ10の幅方向TDの中央部には、流入部16が設けられており、この流入部16は、ダイ10の外部から第1のマニホールド11へ繋がる貫通孔(流入口)からなる。供給手段20は、この流入部16に一端部が接続されているパイプ21と、塗液3を貯留しているタンク22と、このタンク22内の塗液3を、パイプ21を通じてダイ10へ供給するためのポンプ23とを有している。以上より、供給手段20は、第1のマニホールド11に流入部16から塗液3を供給することができる。なお、実施例1では、図1に示すように、流入部16は、第1のマニホールド11の底部17と繋がっており、この底部17から塗液3を流入させる構成としている。
An inflow portion 16 is provided at the center of the TD in the width direction of the die 10, and the inflow portion 16 is composed of a through hole (inflow port) connecting the outside of the die 10 to the first manifold 11. The supply means 20 supplies the
そして、第1のマニホールド11は、供給手段20から供給された塗液3を溜めることができ、第1のマニホールド11に溜められている塗液3を、スリット12を通って吐出口18からロールツーロールで送られる基材2に対して吐出し、この基材2に対して塗液3を連続的に塗工することができる。スリット12の隙間寸法はその幅方向に一定であり、基材2上に塗工される塗液3の厚さは幅方向に一定となるよう設計されている。
Then, the first manifold 11 can store the
ここで、第1のマニホールド11と吐出口18の間であるスリット12の途中には、第2のマニホールド24が設けられている。第2のマニホールド24の幅方向TDの長さは第1のマニホールド11およびスリット12と同等であり、幅方向TDの断面積は第1のマニホールド11よりも小さい。すなわち、第1のマニホールド11よりも容積が小さい。
Here, a
この構成により、供給手段20により供給された塗液3は、先ず第1のマニホールド11に溜められ、次に、第2のマニホールド24で流量を平準化され、スリット12を経由して吐出口18から吐出される。
With this configuration, the
また、図2に示すように、第2のマニホールド24には、塗液3を吐出口18以外からダイ10の外部へ流出させる排出ポート31,32,33,34が接続されている。実施例1では、図2(a)に示す第2のマニホールド24の幅方向の両端部24a,24bに、第1と第2の排出ポート31,32が設けられ、この両端部24a,24bの間の途中部24c,24dに、第3と第4の排出ポート33,34が設けられている。基材2への塗液3の塗工中にこれら排出ポート31,32,33,34から塗液3を排出することにより、幅方向TDにおける吐出口18からの塗液の吐出量分布が調整される。
Further, as shown in FIG. 2, the
排出ポート31,32,33,34は、第2のマニホールド24とダイ10の外部とを繋ぐ貫通孔と、その貫通孔に接続されている配管51,52,53,54とからなる。配管51,52,53,54の一端はタンク22に繋がれており、タンク22に貯留される塗液3を流入部16から第1のマニホールド11に流入させるとともに、排出ポート31,32,33,34から塗液3をタンク22に戻すことができる。
The
排出ポート31,32,33,34それぞれには、スリット12から流出させる塗液3の量の調整を行う制御装置が設けられている。具体的に説明すると、図2に示すように、配管51,52,53,54それぞれに、前記制御装置としてバルブ61,62,63,64が接続されている。これらバルブ61,62,63,64それぞれは、排出ポート31,32,33,34それぞれから流出する塗液3の流量を調整する機能を有している。なお、バルブ61,62,63,64それぞれは、排出ポート31,32,33,34それぞれから流出する塗液3の圧力を調整してもよい。または、排出ポート31,32,33,34とタンク22とを繋ぐ配管51,52,53,54の途中に、塗液3の流量管理(流出量調整)を行う機器(例えば、ポンプ)が設けられていてもよく、この場合、この機器が、スリット12から流出させる塗液3の排出調整を行う制御装置として機能する。
Each of the
次に、厚さ測定装置40について説明する。
Next, the
厚さ測定装置40は、図1におけるロール5とロール6の間のように隣り合う2つのロールの間に掛け渡される測定対象Wの厚さを幅方向に沿って複数カ所、又は、幅方向TDの全長にわたって測定する。測定結果は、塗工装置1が備えている図示しない制御装置(コンピュータ)に出力される。制御装置は厚さ測定装置40からの測定結果に基づくフィードバック制御を行い、バルブ61,62,63,64の開度を調整する。つまり、測定対象Wの厚さの測定結果に応じて、制御装置は、バルブ61,62,63,64それぞれに対して制御信号を出力し、バルブ61,62,63,64それぞれの開度を調整する。これにより、塗液3の膜厚を幅方向に一定に保つことが可能となる。
The
なお、この厚さ測定装置40によって測定された塗液3の塗膜の厚さをもとに、塗膜の坪量を算出することも可能である。
It is also possible to calculate the basis weight of the coating film based on the thickness of the coating film of the
本発明の実施例1における厚さ測定装置40を図3に示す。
The
厚さ測定装置40は、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bを有し、図1におけるロール5とロール6の間に掛け渡される測定対象Wをはさんで対向するよう測定対象Wの近傍に配置される。より具体的には、第1の距離測定部41aと第2の距離測定部41bの配列方向が、XY平面と平行な測定対象Wの表面および裏面と直交する方向、すなわちZ軸方向になるように第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bが測定対象Wの表面側および裏面側にそれぞれ配置される。そして、このように配置されるよう、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bは1つのセンサ保持フレーム42に保持されている。ここで本実施例では、センサ保持フレーム42はステンレスから構成される略C形の断面を有するフレームである。
The
第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bは、たとえばレーザ光を投光する光反射式の距離測定センサであり、投光する光のスポット径は約70um程度であり、透光式のセンサに用いられるX線やβ線などのスポット径(3mm〜20mm)と比較して非常に小さい。また、光反射式の距離測定センサには光共焦点方式、三角測距方式、光干渉方式などのセンサが存在するが、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bにはどの方式が用いられていても構わない。 The first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b are, for example, light reflection type distance measuring sensors that project laser light, and the spot diameter of the projected light is about 70 um, and the light is transmitted. It is very small compared to the spot diameter (3 mm to 20 mm) of X-rays and β-rays used in the type sensor. Further, the light reflection type distance measurement sensor includes sensors such as an optical cofocal type, a triangular distance measurement type, and an optical interference type. Which of the first distance measurement unit 41a and the second distance measurement unit 41b has? The method may be used.
第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bは、それぞれ測定対象Wに向けて投光する。これによって第1の距離測定部41aと測定対象Wの表面(図3における測定対象Wの上面)との距離がL1、第2の距離測定部41bと測定対象Wの裏面(図3における測定対象Wの下面)との距離がL2であると測定されたとし、これらの測定値は図示しない厚さ算出部へ送信される。 The first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b each project light toward the measurement target W. As a result, the distance between the first distance measuring unit 41a and the front surface of the measurement target W (the upper surface of the measurement target W in FIG. 3) is L1, and the distance between the second distance measuring unit 41b and the back surface of the measurement target W (the measurement target in FIG. 3). It is assumed that the distance to (the lower surface of W) is L2, and these measured values are transmitted to a thickness calculation unit (not shown).
厚さ算出部は、CPUおよびRAMやROMを有するコンピュータであり、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bによる測定値をもとに、測定対象Wの厚さを算出する。また、厚さ算出部には、第1の距離測定部41aと第2の距離測定部41bの距離(図3における距離L3)があらかじめ入力されており、この距離L3と第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bによる測定値である距離L1および距離L2とで以下の式(1)にもとづいて測定対象Wの厚さtが計算される。 The thickness calculation unit is a computer having a CPU, RAM, and ROM, and calculates the thickness of the measurement target W based on the values measured by the first distance measurement unit 41a and the second distance measurement unit 41b. Further, the distance between the first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b (distance L3 in FIG. 3) is input in advance in the thickness calculation unit, and the distance L3 and the first distance measuring unit are input in advance. The thickness t of the measurement target W is calculated based on the following equation (1) with the distance L1 and the distance L2, which are the values measured by the 41a and the second distance measuring unit 41b.
t=L3−(L1+L2)・・・(1)
このように厚さtが算出されると、この算出値は先述の制御装置へ送信される。ここで、本説明のように測定対象Wが基材2に塗液3の塗膜が形成されているものである場合、基材2の厚さがあらかじめ制御装置に入力されていれば、測定対象Wの厚さの算出値tからこの基材2の厚さの数値を差し引くことにより、塗膜の膜厚が算出される。この膜厚値が排出ポート31乃至34の制御動作にフィードバックされ、目標の膜厚との誤差がゼロに近づくように制御される。
t = L3- (L1 + L2) ... (1)
When the thickness t is calculated in this way, the calculated value is transmitted to the above-mentioned control device. Here, when the measurement target W has a coating film of the
上記の通り測定手段Wをはさむように配置された2つの距離測定部を用いて測定手段Wの厚さを測定することにより、図3(a)に2点鎖線で示すように、搬送時の波打ちなどにより第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bに対する測定対象Wの相対位置が変化した場合であっても、その時の両距離測定部における測定値L1’、L2’、および距離L3を用いて上記式(1)にもとづいて測定対象Wの厚さt’を測定することができる。したがって、ロールトゥロール搬送される測定対象の厚さを測定するのに対し、本発明の測定手法は有効である。 By measuring the thickness of the measuring means W using the two distance measuring units arranged so as to sandwich the measuring means W as described above, as shown by the two-point chain line in FIG. Even when the relative position of the measurement target W with respect to the first distance measurement unit 41a and the second distance measurement unit 41b changes due to waving or the like, the measured values L1', L2', and the measurement values L1', L2', and Using the distance L3, the thickness t'of the measurement target W can be measured based on the above equation (1). Therefore, the measuring method of the present invention is effective for measuring the thickness of the measurement target to be carried by roll-to-roll.
また、搬送中常に揺れが生じやすい測定対象Wの厚さを正確に測定するためには、第1の距離測定部41aにおける測定のタイミングと第2の距離測定部41bにおける測定のタイミングとを同期させる必要がある。このように同期させる方法は、公知の方法を用いると良い。 Further, in order to accurately measure the thickness of the measurement target W, which is always prone to shaking during transportation, the measurement timing in the first distance measurement unit 41a and the measurement timing in the second distance measurement unit 41b are synchronized. I need to let you. As a method of synchronizing in this way, a known method may be used.
なお、厚さ測定装置40における厚さ算出部と塗工装置1における制御装置は同一のコンピュータであっても構わなく、また、それぞれ別個に設けられていても良い。
The thickness calculation unit in the
また、センサ保持フレーム42は、フレーム移動手段によって測定対象Wの幅方向(Y軸方向)に移動可能である。フレーム移動手段は、レール43、スライダ44、および図示しない駆動源を有し、駆動源による駆動力によってスライダ44がレール43上を摺動することにより、センサ保持フレーム42が測定対象Wの幅方向に移動される。
Further, the
このようにセンサ保持フレーム42が測定対象Wの幅方向に移動されることにより、1組の第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bによって測定対象Wの幅方向全体の厚さを測定することができる。
By moving the
ここで、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bが投光する光のスポット径が比較的小さい光反射式の距離測定センサであることから、測定対象Wの端部近傍においても投光された光を反射させることができるため、測定対象Wの端部まで精度良く厚さを測定することができる。したがって、図1に示す塗工装置1において正確に排出ポート31乃至34が制御され、均一な膜厚の塗膜を基材2に形成することが可能である。
Here, since the first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b are light reflection type distance measuring sensors having a relatively small spot diameter of the projected light, in the vicinity of the end portion of the measurement target W. Since the projected light can be reflected, the thickness can be accurately measured up to the end of the measurement target W. Therefore, in the
なお、上記フレーム移動手段による第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bの移動方向は必ずしも測定対象Wの幅方向でなくても構わない。具体的には、測定対象Wが搬送されている状況下において第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bを移動させながら複数ポイントで厚さ測定を実施する際に、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bの移動方向が測定対象Wの幅方向(Y軸方向)であった場合、厚さ測定ポイントは図4(a)に示すように測定対象Wの幅方向に対して斜めに並ぶ。なお、図4(a)における「+」状のマークは、厚さ測定ポイントを表す。これに対し、測定対象Wの搬送速度を考慮して第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bの移動方向を測定対象Wの幅方向に対して斜めにすることにより、図4(b)に示すように厚さ測定ポイントを測定対象Wの幅方向と平行に並べることができる。 The moving direction of the first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b by the frame moving means does not necessarily have to be the width direction of the measurement target W. Specifically, when the thickness measurement is performed at a plurality of points while moving the first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b in a situation where the measurement target W is being conveyed, the first When the moving direction of the distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b is the width direction (Y-axis direction) of the measurement target W, the thickness measurement point is the measurement target W as shown in FIG. 4A. Line up diagonally with respect to the width direction. The “+” mark in FIG. 4A represents a thickness measurement point. On the other hand, by considering the transport speed of the measurement target W and making the moving directions of the first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b oblique to the width direction of the measuring target W, FIG. As shown in (b), the thickness measurement points can be arranged parallel to the width direction of the measurement target W.
次に、本発明の実施例2における厚さ測定装置40を図5に示す。
Next, the
実施例2における厚さ測定装置40では、測定対象Wの幅方向に測定対象Wと並んでキャリブレーションワーク45が配置されている。キャリブレーションワーク45は、第1の距離測定部41aから投光された光および第2の距離測定部41bから投光された光を同時に反射させる。
In the
厚さ測定装置40が測定対象Wの厚さを測定する前に、キャリブレーションワーク45をはさんで対向する位置へ第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bが移動し、そこで距離の測定を行う。その際における第1の距離測定部41aとキャリブレーションワーク45との距離の測定値がd1、第2の距離測定部41bとキャリブレーションワーク45との距離の測定値がd2、キャリブレーションワーク45自体の厚さがd3だとすると、第1の距離測定部41aと第2の距離測定部41bとの距離L3は以下の式(2)により求められる。
Before the
L3=d1+d2+d3・・・(2)
こうすることにより、測定対象Wの厚さを測定する度に第1の距離測定部41aと第2の距離測定部41bの距離を正確に把握することができるため、測定対象Wの厚さ測定の精度を向上させることができる。
L3 = d1 + d2 + d3 ... (2)
By doing so, each time the thickness of the measurement target W is measured, the distance between the first distance measurement unit 41a and the second distance measurement unit 41b can be accurately grasped, so that the thickness of the measurement target W can be measured. The accuracy of can be improved.
次に、本発明の実施例3における厚さ測定装置40を図6に示す。
Next, the
実施例3における厚さ測定装置40では、平滑面を有する第1の定盤46aがセンサ保持フレーム42のフレーム移動手段と連結されている側と反対側、すなわちレール43およびスライダ44が設けられている方と反対側に設けられている。この第1の定盤46aの平滑面は、測定対象Wがたわみなくまっすぐ張られた場合の測定対象Wと平行である。すなわち、図6におけるXY平面と第1の定盤46aの平滑面は平行になっている。
In the
センサ保持フレーム42には、この第1の定盤46aの平滑面に向かって投光する第3の距離測定部41cが取り付けられており、この第3の距離測定部41cによる第3の距離測定部41cと第1の定盤46aの距離の測定値は、厚さ算出部に送信される。
A third
この実施例3における厚さ測定装置40では、センサ保持フレーム42が測定対象Wの幅方向に移動しながら第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bによる測定対象Wの厚さ測定が実施されることにより測定対象Wの幅方向全体の厚さ分布を測定するが、その際、移動時の振動が原因でセンサ保持フレーム42がわずかながら変形し、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bの位置も振動のような変化を生じるおそれがある。これはフレーム移動手段と連結されている部分から遠ざかるほど顕著であり、図6の形態では第1の距離測定部41aよりも第2の距離測定部41bの方が位置ずれが大きくなる。
In the
そこで、実施例3では、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bによる測定対象Wの厚さ測定が実施されるときに第3の距離測定部41cによって第3の距離測定部41cと第1の定盤46aの距離を測定し、測定対象Wの厚さ測定結果を補正している。具体的には、センサ保持フレーム42が静止しており振動が生じていないときの第3の距離測定部41cと第1の定盤46aの距離がhであるとし、実際の測定対象Wの厚さ測定中の第3の距離測定部41cと第1の定盤46aの距離の測定値がh+Δhだったとすると、そのとき第2の距離測定部41bもΔh分位置ずれしていると想定し、このΔhを反映するように、以下の式(3)のように測定対象Wの厚さを算出する。
Therefore, in the third embodiment, when the thickness of the measurement target W is measured by the first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b, the third
t=L3−(L1+L2+Δh)・・・(3)
こうすることにより、センサ保持フレーム42自体に振動による変形が生じていた場合でも、それを把握し、測定対象Wの厚さ測定の精度を維持することができる。
t = L3- (L1 + L2 + Δh) ... (3)
By doing so, even if the
ここで、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bが測定を行っている位置におけるセンサ保持フレーム42の変形量を正確に把握するためには、図6(b)に示すように少なくとも測定対象Wの面と直交する方向(Z軸方向)において第1の距離測定部41a、第2の距離測定部41b、および第3の距離測定部41cが一直線上に並ぶように設けられていると良い。一方、図6(a)に示すように測定対象Wの幅方向(Y軸方向)においては、第3の距離測定部41cが第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bの配列方向とずれて配置されていても構わない。
Here, in order to accurately grasp the amount of deformation of the
なお、振動によるセンサ保持フレーム42の変形を補正する手段としては、上記のほかに、振動計をセンサ保持フレーム42の第1の距離測定部41aの近傍もしくは第2の距離測定部41bの近傍、またはこれら両方に取り付け、その振動計によって測定された変位量を第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bによる厚さ測定に反映させるものであっても良い。
In addition to the above, as a means for correcting the deformation of the
次に、本発明の実施例4における厚さ測定装置40を図7に示す。
Next, the
実施例4における厚さ測定装置40では、センサ保持フレーム42に対してフレーム移動手段と連結されている側と反対側にセンサ保持フレーム42と対向するように測定対象Wと平行な平滑面を有する第1の定盤46aと、第1の定盤46aに向かって投光する第3の距離測定部41cと、が設けられているだけでなく、センサ保持フレーム42に対してフレーム移動手段と連結されている側にも、センサ保持フレーム42と対向するように測定対象Wと平行な平滑面を有する第2の定盤46bと、第2の定盤46bに向かって投光する第4の距離測定部41dと、が設けられている。
The
こうすることにより、センサ保持フレーム42のフレーム移動手段と連結されている側でも仮にセンサ保持フレーム42自体に振動による変形が生じていた場合でも、それを把握し、測定対象Wの厚さ測定の精度を維持することができる。
By doing so, even if the
次に、本発明の実施例5における厚さ測定装置40を図8に示す。
Next, the
実施例5における測定装置40では、センサ保持フレーム42は、測定対象Wの側方に設けられて測定対象Wの面と直交する方向(Z軸方向)を軸方向とする回転軸47に取り付けられており、図示しない駆動機構により回転軸47が回転することにより、測定対象Wを挟んだ状態でセンサ保持フレーム42が回転移動する。これにより、測定対象Wの幅方向および搬送方向における第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bと測定対象Wの相対位置が変化する。特に、測定対象Wの幅方向における第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bと測定対象Wの相対位置が変化するため、1組の第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bにより測定対象Wの厚さを測定対象Wの幅方向にわたって測定することができる。なお、本実施形態では、回転軸47および図示しない駆動機構をフレーム移動手段と呼ぶ。
In the measuring
実施例1のように直線方向にセンサ保持フレーム42を移動させる実施形態では、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bにより測定対象Wのセンサ保持フレーム42に近い方の端部近傍の厚さを測定する際にセンサ保持フレーム42が他の構造物と接触しないように退避スペースを確保する必要があったが、これと比較して、本実施形態ではセンサ保持フレーム42の設置スペースを小さくすることができる。
In the embodiment in which the
また、センサ保持フレーム42の回転速度を適宜制御することにより、図9に示すように厚さ測定ポイントを測定対象Wの幅方向と平行に並べることも可能である。
Further, by appropriately controlling the rotation speed of the
また、本実施形態の厚さ測定装置40にも、前述の第3の距離測定部41cや第4の距離測定部41dを設けても良い。
Further, the
以上の厚さ測定装置により、2つのロールの間に掛け渡された測定対象を幅方向全体にわたって精度良く測定することが可能である。 With the above thickness measuring device, it is possible to accurately measure the measurement target stretched between the two rolls over the entire width direction.
ここで、本発明の厚さ測定装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、図10に示す実施例6のようにレール43およびスライダ44をセンサ保持フレーム42の一方だけでなく上下に設け、センサ保持フレーム42が測定対象Wの幅方向に移動する際の振動によるセンサ保持フレーム42の変形を抑えるようにしても良い。
Here, the thickness measuring device of the present invention is not limited to the illustrated form, and may be another form within the scope of the present invention. For example, as in the sixth embodiment shown in FIG. 10, the
また、図11に示す実施例7のようにセンサ保持フレーム42を測定対象Wの幅方向に動かすことなく、第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bを測定対象Wの幅方向に複数組設けて複数ポイントでの測定対象Wの厚さを測定するようにしても良い。また、このように第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bを測定対象Wの幅方向に複数組設けた場合であっても、先の実施例のようにセンサ保持フレーム42が測定対象Wの幅方向に移動するようにしても良い。センサの数が増えることによって、より高速に、より高密度に厚さ測定を行うことができる。また、この場合、センサ保持フレーム42の移動距離を短くすることができ、これにより、センサ保持フレーム42の移動区間の真直度の精度を向上することや移動に伴う振動を抑制することが可能である。
Further, the first distance measuring unit 41a and the second distance measuring unit 41b are moved in the width direction of the measurement target W without moving the
また、図12に示す実施例8のように第5の距離測定部41eを設け、測定対象Wの幅方向(Y軸方向)だけでなく搬送方向(X軸方向)における厚さ測定装置40と第1の定盤46aとの距離の変化を逐次把握し、その結果を用いて第1の距離測定部41aおよび第2の距離測定部41bによる測定対象Wの厚さ測定結果を補正しても良い。
Further, as in the eighth embodiment shown in FIG. 12, a fifth distance measuring unit 41e is provided, and the
また、図13(a)、(b)に示す実施例9のようにセンサ保持フレーム42の内側の測定対象Wをはさんで向かい合う部分に各々磁性を有する磁性ユニット48aおよび磁性ユニット48bの組が設けられ、磁性ユニット48aと磁性ユニット48bとの間に吸引力もしくは斥力が働くことによってセンサ保持フレーム42の移動時の振動による変形が軽減される形態であっても良い。ここで、磁性ユニット48a、磁性ユニット48bはたとえば磁石であると良い。
Further, as shown in the ninth embodiment shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), a set of a magnetic unit 48a and a
なお、磁性ユニット48aおよび磁性ユニット48bは、図13(a)のように第1の距離測定部41aと第2の距離測定部41bの近傍である、略C形の断面形状のセンサ保持フレーム42の先端部に設けられていても良く、図13(b)のように先端部から奥に向かって複数組設けられていても良い。なお、この場合、測定対象Wは磁性ユニット48aや磁性ユニット48bの磁性によって位置が変動することがないよう、非磁性体である必要がある。
The magnetic unit 48a and the
また、図14(a)、(b)に示す実施例10のようにたわみなく張られた場合の測定対象Wと平行な平滑面を有し、センサ保持フレーム42と対向するように配置された第3の定盤46cをさらに有し、第3の定盤46cには磁性を有する磁性ユニット48cがセンサ保持フレーム42の移動方向(Y軸方向)に沿って設けられ、センサ保持フレーム42は、磁性ユニット48cに対向する位置に磁性を有する磁性ユニット48dをさらに有していても良い。こうすることにより、第3の定盤46c側の磁性ユニット48cとセンサ保持フレーム42側の磁性ユニット48dの間で吸引力もしくは斥力が働き、それによってセンサ保持フレーム42の振動による変形を軽減することができる。
Further, it has a smooth surface parallel to the measurement target W when stretched without bending as in Example 10 shown in FIGS. 14A and 14B, and is arranged so as to face the
なお、磁性ユニット48cは図14(a)のように短い寸法のものがセンサ保持フレーム42の移動方向(Y軸方向)に複数配列されている形態でも良く、また、図14(b)のように長尺のものがセンサ保持フレーム42の移動方向に沿って配置されているものであっても良い。
The
また、磁性ユニット48dは、図14(a)、(b)のように略C形の断面形状のセンサ保持フレーム42の先端部にのみ設けられていても良く、先端部から奥に向かって複数組設けられていても良い。
Further, the magnetic units 48d may be provided only at the tip of the
また、第3の定盤46c、磁性ユニット48c、および磁性ユニット48dは、図14(a)、(b)に示すようにセンサ保持フレーム42に対してレール43およびスライダ44とは反対側に設けられていても良く、また、図15に示すようにレール43およびスライダ44と同じ側に設けられていても良い。また、両方に設けられていても良い。
Further, the third surface plate 46c, the
また、第3の定盤46cは、前述の第1の定盤46aもしくは第2の定盤46bと同じものであっても構わない。
Further, the third surface plate 46c may be the same as the above-mentioned
1 塗工装置
2 基材
3 塗液
5 ロール
6 ロール
10 ダイ
11 第1のマニホールド
12 スリット
16 流入部
17 底部
18 吐出口
20 供給手段
22 タンク
23 ポンプ
24 第2のマニホールド
31 排出ポート
32 排出ポート
33 排出ポート
34 排出ポート
40 厚さ測定装置
41a 第1の距離測定部
41b 第2の距離測定部
41c 第3の距離測定部
41d 第4の距離測定部
41e 第5の距離測定部
42 センサ保持フレーム
43 レール
44 スライダ
45 キャリブレーションワーク
46a 第1の定盤
46b 第2の定盤
46c 第3の定盤
47 回転軸
48a 磁性ユニット
48b 磁性ユニット
48c 磁性ユニット
48d 磁性ユニット
51 配管
61 バルブ
62 バルブ
63 バルブ
64 バルブ
400 厚さ測定装置
401 測定手段
W 測定対象
1
Claims (8)
隣り合う2つのロールの間の前記測定対象の搬送経路近傍に前記測定対象をはさんで互いに対向するように配置され、前記測定対象に向かって投光する光反射式の第1の距離測定部および第2の距離測定部と、
前記第1の距離測定部による前記測定対象との距離の測定結果および前記第2の距離測定部による前記測定対象との距離の測定結果をもとに前記測定対象の厚さを算出する厚さ算出部と、
を有することを特徴とする、厚さ測定装置。 It is a thickness measuring device that measures the thickness of a strip-shaped measurement target conveyed by roll-to-roll.
A light-reflecting first distance measuring unit that is arranged between two adjacent rolls so as to face each other with the measurement target in between in the vicinity of the transport path of the measurement target and projects light toward the measurement target. And the second distance measuring unit,
Thickness for calculating the thickness of the measurement target based on the measurement result of the distance to the measurement target by the first distance measurement unit and the measurement result of the distance to the measurement target by the second distance measurement unit. Calculation unit and
A thickness measuring device, characterized in that it has.
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