JPH05141957A - 膜厚測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行中のウェブ上の塗工膜厚を測定する。 【構成】 測定ローラ７上にウェブ１を走行させ、その
測定ローラ７上のウェブに加圧接触するように第一測定
子２０Ａを設けて、ウェブ及び塗工膜の厚さに応じて変
位させるようにし、その変位を測定棒１８で拡大して第
一変位計２２Ａで測定し、一方、第一測定子２０Ａと対
称に第二測定子２０Ｂを測定ローラに加圧接触するよう
に設けて測定ローラ偏心に応じて変位させるようにし、
その変位を拡大して第二変位計２２Ｂで測定し、両変位
計２２Ａ、２２Ｂからの変位量データから、測定ローラ
の偏心の影響を除いた厚み測定データを得るように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印刷機や塗工機におい
てウェブに塗工された塗工膜の厚さを、ウェブ走行中に
測定する膜厚測定装置に関し、特にウェブに周期性をも
って断続的に塗工された塗工膜の厚さを測定するのに好
適な膜厚測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、印刷機や塗工機において、ウェブ
全面に塗工された塗工膜の厚さを測定するシステムとし
ては、検出手段として、赤外線やβ線、γ線等の放射線
を使用し、ウェブの走行方向と直角な方向でウェブの幅
方向をスキャニングしながら、赤外線の吸収量や放射の
後方散乱を計測して厚みを測定するものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の膜厚測定装置（システム）には次の欠点があっ
た。 （１）測定範囲（測定スポット）が大きく、比較的小さ
なパターンを有する塗工部の測定に不向きである。 （２）ウェブ及び塗工剤の材料物性により測定対象が限
定される。 （３）ウェブの走行速度が早いと測定できない。 （４）特に、ウェブが紙のような表面粗さが１０μ程度
あるような物に、１０μ程度の厚さで塗工剤を断続的に
塗布した塗工膜の厚さをウェブスピードが１００ｍ／ｍ
ｉｎに近い状態で測れるものはない。

【０００４】本発明はかかる従来技術の欠点を解決すべ
くなされたもので、印刷機や塗工機上で連続的に走行す
るウェブに数ミクロンから十数ミクロンの厚さで塗工さ
れている塗工膜の厚さを、機上にて且つウェブ走行速度
が１００ｍ／ｍｉｎ程度のウェブ走行中に測定すること
の可能な、また、ウェブ上に周期的に比較的少ない面積
でパターン状に塗布されている塗工膜の厚さをも測定可
能な膜厚測定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の膜厚測定装置
は、走行するウェブを支持して回転するように構成され
た測定ローラと、その測定ローラ上のウェブに加圧接触
するように設けられ、前記測定ローラの半径方向に移動
可能な第一測定子と、この第一測定子の変位を検出する
第一変位計と、前記測定ローラの中心に対して前記第一
測定子とは対称位置で前記測定ローラ表面に加圧接触す
るように設けられ、該測定ローラの半径方向に移動可能
な第二測定子と、この第二測定子の変位を検出する第二
変位計と、前記第一変位計及び第二変位計からの変位量
データを取り込み、これらの変位量データから測定ロー
ラの偏心による誤差を補正し、補正後の変位量データを
統計処理し、そのデータからウェブ上の塗工膜の膜厚を
演算するデータ処理手段と、その結果を表示する表示手
段を有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成の装置では第一測定子が測定ローラ上
のウェブに加圧接触しているので、ウェブ走行中、その
ウェブ（及び塗工膜）の厚さ及び測定ローラの偏心に応
じた位置に変位する。一方、第二測定子は第一測定子と
は測定ローラの中心に関して対称位置で測定ローラに加
圧接触しているので、その測定ローラの偏心に応じた位
置に変位し、しかもその変位量は、第一測定子が測定ロ
ーラの偏心によって変位する量とほぼ等しい。このた
め、第一変位計が第一測定子の変位量を測定して得た変
位量データを、第二変位計が第二測定子の変位量を測定
した変位量データで補正することにより、ウェブ（及び
塗工膜）の厚さのみに関連した変位量データを得ること
ができる。

【０００７】データ処理手段は、第一変位計及び第二変
位計からの変位量データから、ウェブの厚さ（塗工膜を
含む）のみに関連した変位量データを取り出し、これを
統計処理することにより、ウェブ（及び塗工膜）の厚さ
を適切に示すデータを得る。更に、そのデータからウェ
ブのみの厚さを減算することにより、塗工膜の厚さを得
ることができる。ここで、ウェブ上に連続パターンとし
て形成されている塗工膜の膜厚を測定する場合には、デ
ータ処理手段に予めウェブのみの厚さを入力しておき、
統計処理して得たウェブ（及び塗工膜）の厚さを示すデ
ータから、初期入力したウェブ厚さを減算することで、
塗工膜厚さを求めるように、データ処理手段を構成すれ
ばよい。

【０００８】一方、ウェブ上に周期的な断続パターンと
して塗工されている塗工膜の膜厚を測定する場合には、
第一変位計が塗工部と非塗工部との変位量データを交互
に出力するので、データ処理手段が、ウェブ上の塗工部
測定時のデータと、非塗工部測定時のデータとを、それ
ぞれ別々に統計処理し、更に統計処理後の塗工部のデー
タから非塗工部のデータを減算するように、構成すれば
よい。この構成とすことで、塗工膜厚を求めることがで
きる。この際、走行中のウェブの塗工部と非塗工部との
境界では、ウェブに加圧接触している第一測定子が異常
変位（ジャンピング等）を起こすことがあり、従ってこ
の部分のデータには誤差が生じやすい。そこで、前記デ
ータ処理手段に、ウェブ上の塗工部と非塗工部との境界
位置前後におけるデータを除去し、その他のデータから
塗工膜厚を求める機能を設けておくことが好ましい。

【０００９】上記したように、本発明では第一測定子を
ウェブに加圧接触させ、その厚みに応じて変位を生じさ
せている。この第一測定子の変位はウェブ表面の粗さの
影響をあまり受けないので、ウェブ表面の粗さに関係な
く塗工膜厚の測定が可能となる。また、第一及び第二測
定子の変位を第一及び第二変位計で検出する際、その第
一及び第二測定子の変位をそれぞれ機械的に拡大して第
一及び第二変位計に伝達する拡大機構を設けることが好
ましい。このような拡大機構を設けると、微小な膜厚を
拡大して検出でき、膜厚測定精度が高くなる。

【００１０】

【実施例】上記の発明について、以下に実施例をあげて
図面を用いて説明する。図２は本発明の一実施例を示す
概略斜視図、図１はその実施例における測定部を拡大し
て示す概略側面図である。図１、図２において、１は走
行中のウェブ、２はそのウェブ１に塗工剤を塗布する塗
工ユニット、３はその塗工ユニット２によってウェブ１
に塗工された塗工膜である。この塗工膜３は、ウェブの
長手方向に断続するように塗工されている。４はウェブ
の搬送ローラであり、塗工ユニット２と同期して駆動さ
れるようになっている。

【００１１】６はウェブ１に断続的に塗工されている塗
工膜３の膜厚を検出する膜厚測定装置であり、走行中の
ウェブ１を支持して回転するように構成された測定ロー
ラ７と、その測定ローラ７のウェブ走行側に設けられた
第一測定部８Ａと、その反対側に設けられた第二測定部
８Ｂと、ウェブ１上の塗工部と非塗工部との位置を検出
するために搬送ローラ４に連結されたロータリーエンコ
ーダ１０と、これらからの測定データ、位置データを取
り込み、データを記憶し、処理を行い、その結果を表示
する演算表示部１１等により構成される。測定ローラ７
はウェブ１に追従して回転するフリーローラであっても
よいし、或いは強制駆動されるローラであってもよい。

【００１２】第一測定部８Ａは図１に示すように、測定
部全体を保持するブラケット１３を有し、そのブラケッ
ト１３から水平に突出するようにアーム１４を設け、且
つ、そのアーム１４の先端に直角にアーム１５を取り付
けている。そのアーム１５には回転自在にベアリング１
６が取り付けられており、そのベアリング１６にはベア
リングハウジング１７を介して角棒からなる測定棒１８
が取り付けられている。かくして、測定棒１８はベアリ
ング１６の中心を支点として矢印Ａで示す方向に揺動可
能である。測定棒１８の中間位置で且つ測定ローラ７の
軸中心に当たる部分には第一測定子２０Ａが取り付けら
れており、従ってこの第一測定子２０Ａは測定棒１８の
揺動により、測定ローラ７に対して半径方向に移動可能
である。本実施例では第一測定子２０Ａとして、小径の
ベアリングを使用している。また、この第一測定子２０
Ａの取り付け位置の真上には、エアシリンダ２１がアー
ム１４に固定して設けられ、且つ測定棒１８に連結され
ている。かくして、エアシリンダ２１によって測定棒１
８を上下に揺動でき、第一測定子２０Ａをウェブ１の表
面に加圧接触させたり、上方に離したりすることができ
る。

【００１３】測定棒１８の支点（ベアリング１６の中
心）とは反対側の端点は、その上面がベアリング１６の
中心と一致するようになっている。この端点の変位を測
定することができるよう、第一変位計２２Ａがブラケッ
ト１３に固定して設けられ、そのアクチュエータ２２ａ
の先端を測定棒１８の端点に接触させている。ここで、
ベアリング１６の中心点（測定棒１８の支点）、第一測
定子２０Ａのウェブとの接点、及び第一変位計との接触
点の３点の測定棒取付方向に対する位置関係が決まった
比率（例えば１：１）になっており、第一測定子２０Ａ
の変位が第一変位計２２Ａの接触点では拡大（例えば２
倍に）されて検出されるようになっている。この測定棒
１８は、第一測定子の変位を拡大して第一変位計２２Ａ
に伝達する拡大機構を構成する。なお、測定棒１８の先
端上面には、図３に示すように、凹部２３を設けてお
り、その凹部２３内に第一変位計２２Ａのアクチュエー
タ２２ａを位置させている。これは、測定中に測定棒１
８が図中の矢印Ｂ方向に蛇行等を起こした時でも、アク
チュエータ２２ａの先端が測定棒１８から脱落したり、
微小な蛇行で測定量が変化しないように工夫されたもの
である。

【００１４】図１において、第二測定部８Ｂは、第一測
定部８Ａと同一構造のものであり、その第二測定子２０
Ｂが第一測定子２０Ａとは測定ローラ７の中心に関して
対称位置において測定ローラ７の表面に直接加圧接触す
るように設けられている。なお、第二測定部８Ｂの各部
品は、第二変位計２２Ｂを除いて第一測定部８Ａの対応
する部品と同一符号を付けて示し、説明は省略する。

【００１５】次に、上記構成の膜厚測定装置の動作を、
図４に示す演算表示部１１のブロック線図及び図５に示
す信号チャートを参照して説明する。なお、図４におい
て、３０はデータ処理手段である。

【００１６】まず、始めにオペレータは入力部３１よ
り、塗工パターンの１周期分（塗工ユニット２の１回転
による塗工長さ）の位置データとして、塗工１周期の長
さＬ、基点から最初の塗工部３ａが始まるまでの長さＬ
₁ 、基点からその塗工部３ａが終わるまでの長さＬ₂ 、
基点から次の塗工部３ｂが始まるまでの長さＬ₃ 、基点
からその塗工部３ａが終わるまでの長さＬ₄ 、塗工部と
非塗工部との境界におけるデータ除去部分の長さＤ等の
データを入力する。エンコーダ１０は塗工ユニット２の
１回転に対して一定数のパルスを発生するように組み付
けられているので、演算部３２は先程入力されたＬ₁ 〜
Ｌ₄ 及びＤに対応するパルス数を算出し、塗工部測定用
のゲート信号発生部３３及び非塗工部測定用のゲート信
号発生部３４に出力する。

【００１７】測定が開始されると、エンコーダ１０は連
続的にパルスａをゲート信号発生部３３、３４に出力す
る。ゲート信号発生部３３、３４は、入力パルスをカウ
ントし、予め設定したデータに基づいて、塗工部測定用
ゲート信号ｂ及び非塗工部測定用ゲート信号ｃをゲート
３５、３６に出力する。一方、第一変位計２２Ａは、測
定ローラ７の偏心及びウェブ厚さ（塗工膜厚を含む）を
含んだ変位量データｄを加算器３７に出力し、第二変位
計２２Ｂは、測定ローラ７の偏心を示す変位量データｅ
を加算器３７に出力する。加算器３７は両変位量データ
ｄ、ｅを加算し、厚み測定データｆを出力する。ここ
で、第二変位計２２Ｂからの変位量データｅは、第一変
位計２２Ａからの変位量データｄに含まれる測定ローラ
７の偏心データとほぼ等しいため、加算器３７から出力
される厚み測定データｆは、測定ローラの偏心等による
ノイズデータを相殺した形となっており、従って、ウェ
ブ２のみの厚さ或いはウェブと塗工膜との厚さを示して
いる。なお、塗工部、非塗工部の境目で第一測定子２０
Ａにジャンピング等が生じるため、境目での厚み測定デ
ータｆには図示のように異常が生じている。

【００１８】ゲート３５は塗工部測定用ゲート信号ｂが
オンの時にのみ、加算器３７からの厚み測定データｆを
通過させ、塗工部測定データｇとして記憶部３８に出力
する。また、ゲート３６は非塗工部測定用ゲート信号ｃ
がオンの時にのみ、加算器３７からの厚み測定データｆ
を通過させ、非塗工部測定データｈとして記憶部３８に
出力する。かくして、記憶部３８には、塗工部と非塗工
部の境目における異常データが除去され、正常な塗工部
測定データ及び非塗工部測定データのみが入力される。

【００１９】エンコーダ１０がウェブの長さＬ分（１周
期）だけ回転すると、ゲート信号発生部３３、３４はカ
ウント値をクリヤし、再カウントを開始し、同じシーケ
ンスを繰り返し行う。以上の動作が繰り返され、記憶部
３８には、測定データが蓄積されていく。演算部３９
は、記憶部３８から正常な塗工部測定データ及び非塗工
部測定データを取り込み、それぞれを別個に統計処理を
行い、塗工部のデータから非塗工部のデータを減算す
る。これにより、塗工膜の膜厚が求められる。得られた
膜厚を示す信号は、表示手段４０に送られ、膜厚として
表示される。また、演算部３９には、予め適正な膜厚を
示す設定値が入力されており、演算部３９は測定で得た
膜厚をその設定値と比較し、合否を判定し、表示手段４
０で表示する。以上のようにして、塗工膜の膜厚を機上
で測定し、表示することができる。

【００２０】ここで、統計処理を行う場合のデータの蓄
積数は実験的に適当に定めればよいが、１実施例では、
上記測定を１０回繰り返し行い、１０回分のデータを平
均化する統計処理を行い、塗工部から非塗工部の値を減
算することで、良好な塗工膜厚の測定が可能であった。

【００２１】なお、上記実施例では塗工膜が断続パター
ンとして形成されている場合を説明したが、本発明はこ
れに限らず、連続パターンの塗工膜厚の測定も可能であ
る。ただし、その場合には、ウェブのみの厚さを測定で
きないので、ウェブのみの厚さを予め測定し、その値を
演算部３９に入力しておき、測定して得られたデータか
らそのウェブ厚さを減算するように構成すればよい。ま
た、上記実施例では、第一及び第二測定子の変位を測定
する変位計として接触式のものを示したが、本発明はこ
れに限らず、非接触式ものを用いてもよい。本発明の膜
厚測定装置による測定対象のウェブとしては、紙、プラ
スチックフィルム等、加圧による変形がない限り任意で
あり、物性を問わず測定可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の膜厚測
定装置では、走行中のウェブの塗工膜の厚さを測定可能
であり、特に紙のような比較的表面粗度の高いウェブに
薄く塗工された塗工膜の厚さを測定することが可能であ
り、このため塗工機での品質管理が容易となる。また、
生産性向上、品質の向上につながるという利点も得られ
る。更に本発明では単なる膜厚を測定するのではなく、
統計処理の手法により、塗工形状等を把握することも可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による膜厚測定装置の測定部
を拡大して示す概略側面図

【図２】その実施例の膜厚測定装置を示す概略斜視図

【図３】上記実施例における測定棒の先端を拡大して示
す概略斜視図

【図４】上記実施例における演算表示部のブロック図

【図５】上記実施例の測定手順を説明するための信号チ
ャート

【符号の説明】

１ ウェブ ２ 塗工ユニット ３ 塗工層 ４ 搬送ローラ ６ 膜厚測定装置 ７ 測定ローラ ８Ａ 第一測定部 ８Ｂ 第二測定部 １０ エンコーダ １１ 演算表示部 １３ ブラケット １８ 測定棒 ２０Ａ 第一測定子 ２１ エアシリンダ ２２Ａ 第一変位計 ２０Ｂ 第二測定子 ２２Ｂ 第二変位計

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行するウェブを支持して回転するよう
   に構成された測定ローラと、その測定ローラ上のウェブ
   に加圧接触するように設けられ、前記測定ローラの半径
   方向に移動可能な第一測定子と、この第一測定子の変位
   を検出する第一変位計と、前記測定ローラの中心に対し
   て前記第一測定子とは対称位置で前記測定ローラ表面に
   加圧接触するように設けられ、該測定ローラの半径方向
   に移動可能な第二測定子と、この第二測定子の変位を検
   出する第二変位計と、前記第一変位計及び第二変位計か
   らの変位量データを取り込み、これらの変位量データか
   ら測定ローラの偏心による誤差を補正し、補正後の変位
   量データを統計処理し、そのデータからウェブ上の塗工
   膜の膜厚を演算するデータ処理手段と、その結果を表示
   する表示手段を有することを特徴とする膜厚測定装置。
2. 【請求項２】 前記第一及び第二測定子の変位量を機械
   的に拡大して前記第一及び第二変位計に伝達する拡大機
   構を有することを特徴とする請求項１記載の膜厚測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記ウェブに塗工膜が周期的な断続パタ
   ーンとして塗布されており、前記データ処理手段が、ウ
   ェブ上の塗工部測定時のデータと、非塗工部測定時のデ
   ータとを、それぞれ別々に統計処理し、更に統計処理後
   の塗工部のデータから非塗工部のデータを減算して、塗
   工膜厚を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の
   膜厚測定装置。
4. 【請求項４】 前記データ処理手段が、ウェブ上の塗工
   部と非塗工部との境界位置前後におけるデータを除去
   し、その他のデータから塗工膜厚を求めることを特徴と
   する請求項３記載の膜厚測定装置。