JP4599728B2

JP4599728B2 - 非接触膜厚測定装置

Info

Publication number: JP4599728B2
Application number: JP2001051615A
Authority: JP
Inventors: 勝増田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: JP2002257506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板上の塗工膜厚を測定する非接触膜厚測定装置に関するものであり、さらに詳しくは、装着された塗工機に塗工膜厚をフィードバックするインライン非接触膜厚測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属板上の塗工膜の厚さを測定する方法として、例えば、特開平６−２２９７０９号公報に開示されているように、設定された基準位置から金属板表面までの距離を測定する渦電流式測定器と、基準位置から塗工膜表面までの距離を測定するために、２００〜３５０μｍの光源波長を用いた光学式測定器を一体化し、それぞれの距離の差を算出し、塗工膜の厚さを得る非接触膜厚測定方法が知られている。
【０００３】
また、その他の方法として、金属板上から部分的に塗工膜を削り取り、金属板の表面から塗膜表面までの高さを機械的に接触測定する接触式膜厚測定方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術において、前者の非接触膜厚測定方法での反射強度を測定する光学式変位計を用いた場合は、その光源波長を色の影響の少ない２００〜３５０μｍとしているものの、少なからず塗工膜表面の色、傾き、粗さの影響を受けるため、基材（金属板に相当）および塗工膜表面の平坦度や塗工膜表面の粗さが一定でない場合が多く、この場合は測定誤差が大きくなるという問題点がある。
【０００５】
また、後者の接触式膜厚測定方法では、全面塗工をした金属板の塗工膜厚測定に接触式膜厚計を使用するためには乾燥後に部分的に塗膜を削らなければならず、未乾燥状態での測定は不可能であるとともに、乾燥後に測定する場合は塗工膜厚制御部へフィードバックが遅れてしまい良品率が低下し、かつ削り粉が出て清浄度が要求される塗工装置には不都合な方法であった。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、走行する金属板上に塗工された塗工膜厚を搬送ローラーの振れ精度、塗工膜の表面状態（色、傾き、粗さ）の不安定さを考慮し高精度にインラインで測定する非接触膜厚測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、回転する金属ローラーに接触して走行する金属板上に塗工された塗工膜厚を非接触で測定する非接触膜厚測定装置であって、測定のための変位計ユニットは、前記金属板の走行方向の同一線上に金属板の表面からの距離を測定する渦電流式変位計と塗工膜表面からの距離を測定する共焦型レーザー変位計が一体となり、さらに幅方向位置検出用エンコーダーにより幅方向の位置を認識しながら移動可能な構造となっていて、前記金属ローラーの側端部には金属ローラーの振れ誤差を補正するための回転方向位置検出用エンコーダーが装着され、前記幅方向位置検出用エンコーダーと回転方向位置検出用エンコーダーおよび渦電流式変位計により金属ローラー全域の渦電流式変位計の基準位置から金属ローラー表面までの距離を補正値１として予め記憶させ、同様に共焦型レーザー変位計についても補正値２として予め記憶させ、前記渦電流式変位計にてその基準位置から金属板表面までの距離を測定し、その値から前記補正値１を減算して測定値１とし、さらに前記測定と同じ位置で共焦型レーザー変位計にてその基準位置から塗工膜表面までの距離を測定し、それから前記補正値２を減算して測定値２とし、前記測定値２から測定値１を減算して得た値を塗工膜の厚さとすること、および前記測定値１を前記金属板の厚さとすること、を特徴とする非接触膜厚測定装置としたものである。
【０００８】
上記請求項１の発明によれば、渦電流式変位計により金属板表面までの距離を測定するとともに、共焦型レーザー変位計により塗工膜表面までの距離を測定し、それぞれの測定値の差から塗工膜厚を非接触で測定し、幅方向位置検出用エンコーダーと回転方向位置検出用エンコダーの装着によって、金属ローラー全域の渦電流式変位計の基準位置から金属ローラー表面までの距離で補正値を算出して前記の塗工膜厚を補正せしめるので、金属ローラーの振れ精度、塗工膜の表面状態（色、傾き、粗さ）に影響されずに安定して高精度に測定できる非接触膜厚測定装置を提供することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明では、前記金属板の幅および厚さの規格、塗工膜厚および塗工幅の規格、その測定範囲を別途設ける演算装置に入力し、測定データを入力し、比較することによって、塗工装置に対する塗工膜厚制御のフィードバックと金属板のキズや変形の検出を可能にすることを特徴とする請求項１記載の非接触膜厚測定装置としたものである。
【００１０】
上記請求項２の発明によれば、別途演算装置を設け、それに規格データ、測定データ等の入力と比較とによって、装着された塗工機に塗工膜厚の制御をフィードバックするインライン非接触膜厚測定装置とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
本発明は、図１の斜視図に示すように、走行する金属板（１１）上の塗工膜（１２）の厚さを測定する非接触膜厚測定装置（１）に関するものであり、例えば回転する金属ローラー（１５）に接触卷着されているフープ（輪）状の金属板（１１）に塗工して塗工膜（１２）とし、この塗工膜（１２）を他の被転写体（図示せず）に転写する塗工機に設置して、その塗工膜（１２）厚の測定と制御に用いるインライン非接触膜厚測定装置（１）である。
【００１２】
上記本発明の非接触膜厚測定装置（１）は、図１に示すように、金属ローラー（１５）に接触卷着した金属板（１１）の表面までの距離を測定する渦電流式変位計（１３）と塗工膜（１２）の表面までの距離を測定する共焦型レーザー変位計（１４）を金属板（１１）の走行方向（Ｐ）に対し、同一直線上に一体となるよう配置してあり、さらにリニアガイド（１９）、ボールネジ（１０）、サーボモーター（１８）によって金属板（１１）の幅方向に移動可能な構造となっている。
【００１３】
また、金属ローラー（１５）の振れ誤差および渦電流式変位計（１３）と共焦型レーザー変位計（１４）の基準位置の場所によるばらつきを補正し、測定精度を向上させるための回転方向位置検出用エンコーダー（１６）と金属板（１１）の幅方向位置検出用エンコーダー（１７）が装着されている。その補正値は金属板（１１）がない状態で予め測定し記憶しておく。
【００１４】
その補正値の具体的には、金属板（１１）がない状態で金属ローラー（１５）全域の各位置での渦電流式変位計（１３）の基準位置から金属ローラー（１５）の表面までの距離を回転方向位置検出用エンコーダー（１６）および幅方向位置検出用エンコーダー（１７）と対応させ補正値１として記憶しておく。同様のことを共焦型レーザー変位計（１４）についても実施し、補正値２として記憶しておく。
【００１５】
次に、金属板（１１）に塗工している状態で、補正値１を得たのと同じ位置で渦電流式変位計（１３）にてその基準位置から金属板（１１）の表面までの距離を測定し、それから補正値１を減算する。この値が金属板（１１）の厚さとなり測定値１とする。
【００１６】
さらに、上記測定と同じ位置で共焦型レーザー変位計（１４）にてその基準位置から塗工膜（１２）表面までの距離を測定し、それから補正値２を減算する。
この値が金属板（１１）と塗工膜（１２）の厚さの合計となり測定値２とする。
この測定値２から測定値１を減算することで塗工膜（１２）の厚さを得ることができ、これらデータを塗工装置へフィードバックすることによって塗工膜厚制御が可能になる。
【００１７】
上記補正では金属ローラー（１５）表面と塗工膜（１２）表面の距離を比較するため、使用される光学式変位計は、色、反射率、表面粗さの影響を受けないようにしなければならないが、本発明の非接触膜厚測定装置（１）に使用している共焦型レーザー変位計（１４）はそれら色、反射率、表面粗さの影響を受けないものである。
【００１８】
また、上記補正値２と補正値１の差は渦電流変位計（１３）の基準位置と共焦型レーザー変位計（１４）の基準位置の差である。また金属ローラー（１５）全域の各位置で補正値測定を行うことによって、例えば金属ローラー（１５）とリニアガイド（１９）との平行度の誤差による各基準位置の差のばらつきを補正することができるため、これらの組立時に微妙な調整が不要となる。
【００１９】
さらに、渦電流式変位計（１３）の基準位置から金属板（１１）表面までの距離から補正値１を減算した値、すなわち金属板（１１）の板厚と請求項２に記載の金属板の板厚の規格を比較することによって金属板（１１）のキズや変形の検出が可能となるものである。
【００２０】
以上のような非接触膜厚測定装置（１）は、例えば上述のようなフープ状の金属板（１１）にレジスト等を塗布して塗工膜（１２）とし、この塗工膜（１２）を他の基材に転写して製品とするための塗工・転写機に適用でき、さらにシート状の金属板（例えば自動車用外板）の塗工機などにも好適に使用できる非接触膜厚測定装置（１）である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
即ち、金属ローラー上の金属板の塗工膜の厚さを渦電流式変位計と共焦型レーザー変位計の併用とし、さらに金属ローラーの振れ、前記両変位計の基準位置のばらつき、両変位計の移動機構の組立誤差をなくすための補正によって、微妙な組立・調整を必要とせず、かつ塗工膜表面の色、傾き、粗さの影響を受けずに正確に測定することを可能にした非接触膜厚測定装置とすることができる。
【００２２】
また、上記のように塗工膜表面の状態の影響を受けないため、未乾燥状態でも測定ができるので、塗工直後に測定しその結果を塗工膜厚制御部へフィードバックして製品の収率向上に寄与できる効果がある。
【００２３】
さらにまた、同様に塗工膜表面の状態の影響を受けないため、塗工物の色を替えても、変位計のキャリブレーションの必要がなく、段取り時間の短縮ができるため生産効率を向上させる効果がある。
【００２４】
また、渦電流式変位計と共焦型レーザー変位計は非接触式であるため、塗膜に傷をつけることがなく、かつ塗工膜の削れによる発塵もないので清浄度の高い環境下で製品化を可能にする。
【００２５】
さらにまた、金属板の板厚の測定値と予め入力されている規格値を比較することによって、金属板の傷や変形の検出が可能となるので、製品の検査にも貢献できる効果がある。
【００２６】
従って本発明は、金属板上の塗工膜厚を測定する非接触膜厚測定装置において、特に装着された塗工機に塗工膜厚をフィードバックするインライン非接触膜厚測定装置として、優れた実用上の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触膜厚測定装置の一実施の形態を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１‥‥非接触膜厚測定装置
１０‥‥ボールネジ
１１‥‥金属板
１２‥‥塗工膜
１３‥‥渦電流式変位計
１４‥‥共焦型レーザー変位計
１５‥‥金属ローラー
１６‥‥回転方向一検出エンコーダー
１７‥‥幅方向一検出エンコーダー
１８‥‥サーボモーター
１９‥‥リニアガイド
Ｐ‥‥金属板の走行方向
Ｗ‥‥金属板の幅方向

Claims

回転する金属ローラーに接触して走行する金属板上に塗工された塗工膜厚を非接触で測定する非接触膜厚測定装置であって、測定のための変位計ユニットは、前記金属板の走行方向の同一線上に金属板の表面からの距離を測定する渦電流式変位計と塗工膜表面からの距離を測定する共焦型レーザー変位計が一体となり、さらに幅方向位置検出用エンコーダーにより幅方向の位置を認識しながら移動可能な構造となっていて、前記金属ローラーの側端部には金属ローラーの振れ誤差を補正するための回転方向位置検出用エンコーダーが装着され、前記幅方向位置検出用エンコーダーと回転方向位置検出用エンコーダーおよび渦電流式変位計により金属ローラー全域の渦電流式変位計の基準位置から金属ローラー表面までの距離を補正値１として予め記憶させ、同様に共焦型レーザー変位計についても補正値２として予め記憶させ、前記渦電流式変位計にてその基準位置から金属板表面までの距離を測定し、その値から前記補正値１を減算して測定値１とし、さらに前記測定と同じ位置で共焦型レーザー変位計にてその基準位置から塗工膜表面までの距離を測定し、それから前記補正値２を減算して測定値２とし、前記測定値２から測定値１を減算して得た値を塗工膜の厚さとすること、および前記測定値１を前記金属板の厚さとすること、を特徴とする非接触膜厚測定装置。
前記金属板の幅および厚さの規格、塗工膜厚および塗工幅の規格、その測定範囲を別途設ける演算装置に入力し、測定データを入力し、比較することによって、塗工装置に対する塗工膜厚制御のフィードバックと金属板のキズや変形の検出を可能にすることを特徴とする請求項１記載の非接触膜厚測定装置。