| 【発明の名称】 |
シート厚み計測装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】井上 伸夫
【氏名】新保 雄一朗
|
| 【要約】 |
【課題】計測の基準面を形成する計測ドラムが熱膨張や計測部基準面にズレを起こしても、これらに左右されることなく、超薄形のシート状体であっても精度良くその厚みを計測することが可能なシート厚み計測装置を提供することを目的とする。
【解決手段】回転するほぼ真円断面の計測ドラム２上に載置されて順次供給されるシート１の厚みを、該シート１の厚み方向に所定幅Ｈを有するレーザー光線の前記シート１による遮断量ｈを求めることによって計測するレーザー式センサーＢ１、Ｂ２を備えたシート厚み計測装置において、被計測物である前記シート１の両側に計測ドラム２の外周基準面を計測するレーザー式センサーＡ１、Ａ２およびＣ１、Ｃ２を設置したことを特徴とするものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転するほぼ真円断面の計測ドラム上に載置されて順次供給されるシートの厚みを、該シートの厚み方向に所定幅を有するレーザー光線の前記シートによる遮断量を求めることによって計測するレーザー式センサーを備えたシート厚み計測装置において、被計測物である前記シートの両側に計測ドラムの外周基準面を計測するレーザー式センサーを設置したことを特徴とするシート厚み計測装置。
【請求項２】 前記計測は計測ドラムにおいて所定数に等分された定点毎に行なわれ、これらの定点毎に前記計測ドラムの外周基準面を設定する計測値処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシート厚み計測装置。
【請求項３】 前記レーザー式センサーまたは計測ドラムを上下動可能にして、シートの供給を円滑に行えるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のシート厚み計測装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２ｍｍ程度のタイヤのインナーゴムシート等からさらに０．３ｍｍ程度の超薄形のシート状体までの圧延直後の厚さの精密な計測が行なえるレーザー式センサーを備えたシート厚み計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】タイヤのインナーゴムシート等の厚みを圧延直後に精度良く計測することで、これを圧延工程にフィードバックしてゴムシート等の厚みをより正確なものとする様々な努力がなされている。近年では、種々の用途に対応できる０．３ｍｍ程度の超薄形のシート状体も製作されるようになってきており、これらの超薄形のシート状体の厚みを圧延直後の温かい状態にて精度良く計測することが要求されている。図５は、このような要求に応えるものとして開発されたものである。このものは、出来るだけ精度の高い基準ロールとしてのほぼ真円断面の回転する計測ドラム１２上に、該計測ドラム１２の回転駆動に伴う摩擦駆動によって計測ドラム１２の上に載置されて順次供給されるゴムシート１１等のシート状体の厚みを、該シート１１の厚み方向に所定幅Ｈを有するレーザー光線の前記シート１１による遮断量ｈを求めることによって計測するレーザー式センサーを備えたものである。レーザー式センサーは、一対の発光部Ｂ１と受光部Ｂ２とから構成され、受光部Ｂ２において計測される遮断量ｈからシート１１の厚みを無接触にて計測することができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来のシート厚み計測装置にあって、厚み計測の基準となる計測ドラム１２の真円度を精密に仕上げておくことは当然であるが、被計測物であるゴムシート等１１が圧延直後の比較的高い温度を保有して計測ドラム１２に供給されてくるために、計測中に計測ドラム１２が熱膨張を起こしてしまい、計測の基準面を形成する計測ドラム１２の外径が不定となる。これによって、折角、計測ドラム１２の真円度を精密に仕上げたとしても計測精度の低下は免れないものとなる他、また、計測ドラムを支持するベアリングの精度によっては計測ドラム自体に回転ブレが発生したり、レーザーセンサーまたは計測ドラムを上下に移動させることでの計測精度の低下は免れないものとなっていた。このような弊害は、被計測物であるゴムシート等１１が超薄形の場合には特に顕著であった。
【０００４】そこで本発明では、以上述べてきたような従来のシート厚み計測装置の課題を解決して、計測の基準面を形成する計測ドラムが熱膨張や測定部基準面にズレを起こしても、これらに左右されることなく、超薄形のシート状体であっても精度良くその厚みを計測することが可能なシート厚み計測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】このため本発明では、回転するほぼ真円断面の計測ドラム上に載置されて順次供給されるシートの厚みを、該シートの厚み方向に所定幅を有するレーザー光線の前記シートによる遮断量を求めることによって計測するレーザー式センサーを備えたシート厚み計測装置において、被計測物である前記シートの両側に計測ドラムの外周基準面を計測するレーザー式センサーを設置したことを特徴とするものである。また本発明は、前記計測は計測ドラムにおいて所定数に等分された定点毎に行なわれ、これらの定点毎に前記計測ドラムの外周基準面を設定する計測値処理手段を備えたことを特徴とするものである。また本発明は、レーザー式センサーまたは計測ドラムを上下動可能にして、シートの供給を円滑に行えるように構成したことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とするものである。
【０００６】
【実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、本発明のシート厚み計測装置の１実施の形態を示す図で、図１（Ａ）はシート厚み計測装置の全体斜視図、図１（Ｂ）は厚み計測部の側面図、図１（Ｃ）は基準面計測部の側面図、図２は計測ドラムが熱膨張した状態および測定部基準面がズレた状態の計測部の拡大側面図である。図３および図４は計測値処理手段フロー図である。本発明のシート厚み計測装置は、回転するほぼ真円断面の計測ドラム２上に載置され摩擦駆動によって順次供給される圧延直後の高い温度にあるゴムシート１等のシート状体の厚みを、該シート１の厚み方向に所定幅Ｈ０を有するレーザー光線の前記シート１による遮断量ｈを求めることによって計測するものである。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、ゴムシート１の厚み方向に所定幅Ｈ０を有するレーザー光線を照射および受光するレーザー式センサーＢは、一対の発光部Ｂ１と受光部Ｂ２とから構成され、受光部Ｂ２において計測される遮断量ｈからシート１の厚みを無接触にて計測することができるものである。実際はレーザー光の下端部は図示のように計測ドラム２の上面よりも僅かに下方にかかるように投光される（つまりＨ０−Ｈ分だけ）。
【０００７】本発明では、被計測物である前記シート１の両側において計測ドラム２の外周基準面を計測する一対のレーザー式センサーＡ１、Ａ２およびＣ１、Ｃ２を設置したことを特徴とするものである。図１（Ｃ）は、これら基準面計測部のレーザー式センサーＡ、Ｃの計測面での側面図を示し、計測を開始する時点で、計測ドラム２の外径をレーザー受光幅Ｈにより算出し、図示省略のメモリー装置に記録しておく。
【０００８】このように構成されたシート厚み計測装置によってゴムシート１の厚み計測を開始すると、圧延直後にある比較的高温のゴムシート１が計測ドラム２に供給され、図２（Ａ）に示すように、計測ドラム２は徐々に熱膨張してその半径がδだけ増大する（一点鎖線）。この熱膨張による計測ドラム２の半径の増大は、厚み計測部におけるレーザー式センサーＢの計測部はもとより基準面計測部におけるレーザー式センサーＡ、Ｃの計測部にも生じている。このようなことから、前述したように基準面計測部におけるレーザー式センサーＡ、Ｃの厚み方向の所定幅Ｈの変化を読み取ることにより計測ドラム２の熱膨張による増大した半径δを容易に計測することができる。また、計測を開始して次第にゴムシート１からの熱が計測ドラム２の軸方向両側に伝達されていくことにより、計測ドラム２の各部の外径は、図２（Ｃ）の状態から（Ｄ）さらには（Ｅ）の状態へと移行していく。そして、ついには計測ドラム２をその両端部にて回転自在に支持するベアリングにまで及び、ベアリングの精度によって計測ドラム２自体に回転ブレが発生する。この状態を示したのが図２（Ｂ）である。回転中に計測ドラム２の軸心の芯がブレた状態である。
【０００９】本発明では、このような計測ドラム２の各部における熱の伝わり方が異なってもこれらを効果的に補正してシート部材の厚みを精度よく計測することを可能にしたもので、図３（Ａ）に示すように、左右両側の基準面計測部におけるレーザー式センサーＡ、Ｃによるそれぞれの計測ドラム２の熱膨張や測定部基準面のズレによる増大した半径の各計測値の平均値算出値（所定回転数のデータの合計を所定回転数で除した移動平均法による）δＡ、δＣの測定部基準面算出値（計測ドラム２の軸方向温度差から最大径部と最小径部との格差の中間点を基準面とする）である平均値δと、厚み測定部Ｂにおいてレーザー式センサーＢによりゴムシート１の厚みおよび計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる増大した半径の計測値を含む遮断量ｈとの差分ｈ−δからシート１の厚みを無接触にて計測することができるものである。このように構成されているので、計測ドラム２が被計測物であるゴムシート１等の熱膨張や測定部基準面のズレによって半径が増大して計測基準面が不定となっても、これらに何ら煩わされることなく、正確に測定値を補正して精密なシート状体の厚みの計測が可能となる。特に、被計測物であるシート状体が超薄形で計測ドラムの基準面の変動の影響を受け易い場合でも、これらの影響を受けることなく正確な厚み計測が可能となるので、その優れた効果が期待できる。
【００１０】また、前記計測ドラム２の真円度が高く形成された場合でも、成型時の計測ドラム２およびベアリングの構成材質の均一度においてバラツキがないとは言えず、熱膨張による各部での歪み量に当然ながら差がでることは否定できないところから、そのため本発明では、前記計測部の左右両側の基準面計測部におけるレーザー式センサーＡ、Ｃによる基準面計測値の平均値を算出する他に、図２（Ａ）に示すように、計測ドラム２における各点での熱膨張量が異なるところから、各点での計測を必要とし、前記計測は計測ドラム２において所定数に等分された定点毎（図示の例では円周上１２等分に分割された各定点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ１１）に行なわれるように構成し、これらの定点毎に前記計測ドラムの外周基準面を設定する計測値処理手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】図３（Ｂ）に示すように、基準面受光部Ａ２、Ｃ２において、計測ドラム２の定点Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐ１１においてそれぞれ計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量δＡ０（受光部Ａ２）・δＢ０（受光部Ｃ２）、δＡ１（受光部Ａ２）・δＢ１（受光部Ｃ２）・・・・・δＡ１１（受光部Ａ２）・δＢ１１（受光部Ｃ２）がそれぞれ計測され、定点Ｐ０におけるδＡ０とδＢ０との平均値δ０が測定部基準面算出手段にて算出され、以下同様に定点Ｐ１の平均値δ１・・・定点Ｐ１１の平均値δ１１が算出される。図３（Ｃ）に示すように、厚み計測受光部Ｂ２において、計測ドラム２の定点Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐ１１においてそれぞれ厚みおよび計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量ｈ０、ｈ１・・・・・ｈ１１がそれぞれ計測される。図３（Ｄ）に示すように、差分算出手段において、各定点Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐ１１毎のｈとδとの差分を算出することにより各定点でのシート厚みｈｏ−δ０、ｈ１−δ１、・・・、ｈ１１−δ１１が算出される。
【００１２】また、図４（Ａ）に示すように、厚み計測受光部Ｂ２において、各定点Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐ１１毎に、１回転目の厚みおよび計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量ｈ０−１、ｈ１−１、・・・、ｈ１１−１を、２回転目の厚みおよび計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量ｈ０−２、ｈ１−２、・・・、ｈ１１−２を計測し、さらにＮ回転目の厚みおよび計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量ｈ０−Ｎ、ｈ１−Ｎ、・・・、ｈ１１−Ｎを計測し、平均値算出手段にてこれらＮ回転中における各定点毎の厚みおよび計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量の平均値ｈ’０、ｈ’１、・・・、ｈ’１１を算出する。図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、基準面受光部Ａ２、Ｃ２において、各定点Ｐ０、Ｐ１・・・Ｐ１１毎に、１回転目の計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量のそれぞれの平均値δ０−１、δ１−１、・・・、δ１１−１を、同様に、２回転目の計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量δ０−２、δ１−２、・・・、δ１１−２を計測し、さらにＮ回転目の計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量δ０−Ｎ、δ１−Ｎ、・・・、δ１１−Ｎを計測し、平均値算出手段にてこれらＮ回転中における各定点毎の計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量の平均値δ’０Ａ、δ’１Ａ、・・・、δ’１１Ａおよびδ’０Ｃ、δ’１Ｃ、・・・、δ’１１Ｃを算出する。
【００１３】そして、図４（Ｄ）に示すように、これら基準面受光部Ａ２とＣ２との各平均値を算出して基準面算出手段により基準面の変化量の平均値を算出する。そして、図４（Ｅ）に示すように、差分算出手段において、前述の図４（Ａ）におけるＮ回転中における各定点毎の厚みおよび計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量の平均値ｈ’０、ｈ’１、・・・、ｈ’１１と、図４（Ｂ）（Ｃ）におけるＮ回転中における各定点毎の計測ドラム２の熱膨張および測定部基準面のズレによる半径の増大量の平均値δ’０、δ’１、・・・、δ’１１との各差分を算出することにより、Ｎ回転中における各定点毎のシート厚みｈ’ｏ−δ’０、ｈ’１−δ’１、・・・、ｈ’１１−δ’１１が算出される。必要なら、図４（Ｆ）に示すように、平均値算出手段によって、Ｎ回転中におけるこれらの各定点毎のシート厚みの平均値ｈ’−δ’を算出すれば、計測ドラムＮ回転中における全ての定点での計測値を平均したシート厚みの平均値が判る。
【００１４】以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明の趣旨の範囲内で、計測ドラムの材質、その軸支形態、レーザー式センサーの型式およびそれらの設置形態（図示の例のように必ずしも計測ドラムの回転軸に直交させる必要はない。）、シート状体の供給方式、各計測値処理手段における算出方法等については適宜選定できるものである。
【００１５】
【発明の効果】以上、詳細に述べたように、本発明によれば、被計測物であるシートの両側に計測ドラムの外周基準面を計測するレーザー式センサーを設置したので、計測ドラムが被計測物である圧延直後のゴムシート等の影響を受けて熱膨張やベアリングの不均一による測定部基準面のズレによって半径が増大して計測基準面が不定となっても、これらに何ら煩わされることなく、正確に測定値を補正して精密なシート状体の厚みの計測が可能となり、特に、被計測物であるシート状体が超薄形で計測ドラムの基準面の変動の影響を受け易い場合にあっても、これらの影響を受けることなく正確な厚み計測が可能となるので、その優れた効果が期待できる。
【００１６】また、成型時の計測ドラムにおける構成材質の均一度にバラツキがあって熱膨張による各部での歪み量に差が生じる場合でも、本発明では、計測を計測ドラムにおいて所定数に等分された定点毎に行なように構成し、これらの定点毎に前記計測ドラムの外周基準面を設定する計測値処理手段を備えたことによって、これら計測ドラムにおける定点毎の所定の歪み量を基準面として選定することができ、計測ドラムにおける構成材質の均一度にバラツキがあって熱膨張による各部での歪み量に差が生じる場合でも正確に定点毎のシート状体の厚みを計測することが可能となる。このように、本発明によれば、計測の基準面を形成する計測ドラムが熱膨張を起こしても、これに左右されることなく、超薄形のシート状体であっても精度良くその厚みを計測することが可能なシート厚み計測装置が提供される。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５２７８
【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】永嶋 和夫
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−２４８４２５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月１７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−５０７２９ |
|