JP5445983B2 - 塗工寸法測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばシート状の基材に塗工された塗工の寸法を測定する装置に関し、校正の容易化を図った塗工寸法測定に関するものである。

例えばコンデンサ電極や電池電極の製造工程では、基材シート（以下、シートという）に特定の電気特性を実現するための材料（塗工物）を塗工（塗布）したものが用いられる。その場合、シート全面に塗工物を塗布する場合もあるが、塗工物が高価な場合やシート端面に塗工物があってはならない場合には、シートの特定の部分だけに塗工を行う。

このような塗工は、部分塗工、ブロック塗工、パターン塗工などと呼ばれている。
その際、塗工部分の寸法（幅、長さ）を測定し、また、シート両面に塗工する場合、表裏の寸法（幅、長さ）のずれも測定し、管理する必要がある。

図４は従来の塗工パターン測定装置の一例を示すもので、カメラを用いて測定する場合の概念図である。図４において、シート１は搬送ローラー（図示せず）に支持されて塗工ライン上を一定の速度で搬送される。塗工ラインの上にレンズ３０を取り付けたカメラ３１を複数台（図では２台）設置して塗工寸法を測定する。

シート１を測定する場合、シートが一定速度で移動することからカメラ３１は二次元の情報を持つ必要は無いため、撮像素子としてはセンサがシートの移動方向と直角な線上に配列されているラインセンサカメラを使用することが多い。もちろん撮像素子に二次元の情報を持つエリアセンサカメラを用いることも可能である。３２は塗工部分を示し、３３は注目部分を示している。

このような塗工寸法測定システムの場合、次のような性能が求められる。
１）パスライン変動の影響
シート１は理想的には搬送ラインの同一位置を搬送される。このとき、シートが搬送される位置をパスラインというが、塗工ラインの場所によっては、シートが完全に同一の場所を通らず上下、左右の変動がある。例えば、搬送ローラー間の何も支えが無い場所などではシート１が上下に振動（パスライン変動）する場合がある。その位置変動が塗工寸法の測定に影響しないようにする必要がある。

図５（ａ，ｂ）は他の従来例を示すもので、シート１が上下に振動しない位置の搬送用ローラ上での撮影を行うようにしたもので、図５（ａ）は要部斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

これらの図において、２は搬送用ローラ（以下、単にローラという）であり、その外周に沿ってシート１が矢印Ｂ方向に搬送されている。３１はレンズ３０を有するカメラで、カメラ固定板３１ａに固定されている。カメラ固定板３１ａは円筒状に形成されたセットカラー３４に固定されており、このセットカラー３４の円筒部にはシャフト（カメラ固定軸）３５が挿入され、カメラ３１はこのシャフト３５に沿って摺動および回転可能に支持されるとともにねじ３５（図５ｂ参照）により固定されている。

３６は照明固定板３７に固定された照明で円筒状に形成されたセットカラー３４に固定されており、このセットカラー３４の円筒部にはシャフト（照明固定軸）３９が挿入され、照明３６はこのシャフト３９に沿って摺動および軸と直角方向に回転可能に支持されるとともにねじ３５ａ（図５ｂ参照）により固定されている。

４０はスケール（直尺）で、ローラ２の長手方向に沿って配置され少なくともシート１の幅よりは長く形成されており、すべての光学系が一括して写る長さを有している。なお、カメラ３１はシート１の表面に形成された塗工の形状やシートのエッジを撮影するが、鮮明な撮像となるような所定の位置に配置され、カメラの撮影方向の左右に配置された照明３６は撮像位置に影が生じないような角度となるように配慮されている。

上述の構成において、夫々の光学系をシャフト３５，３９にクランプするセットカラー３４を介して固定し、シート１とカメラの３１の相対的な位置を決定している。図５（ａ，ｂ）に示すように、ローラ２によって搬送されるシート１をローラ２上で撮影し、撮影画像から寸法計測を行う。
図５では撮影光学系と照明光学系が、シート１の流れ方向と直行する方向に４セット並べて配置した状態を示している。

塗工幅の測定は一般的に、カメラを設置して、観察したい注目部位（例えば、箔のエッジ（端）や塗工部の端（幅））を撮影し、撮影された画像位置から注目部位の位置を求める。このとき、１台のカメラで必要な分解能を確保しつつ全体を撮影できない場合、図５に示すように複数のカメラを用いて夫々の注目部位を撮影できる位置に固定して、注目部位を必要な分解能で撮影し、その位置を求める。

カメラ間の距離は不変なので夫々の位置から塗工幅を知ることができる。その場合、１台もしくは複数台カメラであっても、カメラ設置時にどの位置に写ったら何ｍｍであるかの値付けを行わなければならない。値付けの方法としては、図５に示すようにシートと等価の位置にスケール（直尺）を置き、これを撮影して値付けするのが最も一般的である。

装置の都合から等価の位置にスケールを設置できないような場合は、シートを幅測定装置によって計測して得られた測定値と、そのサンプルを別の測定方法により幅測定装置よりも高精度で且つ相関が得られる条件で測定し、この値を元に補正して求める方法もある。

特開２００２−４２７８９ 特開２００４−１４８５３４

１台のカメラで全ての範囲が写っていれば、カメラの姿勢や撮影範囲は影響ないが、複数カメラの場合は、夫々の相対位置が重要になり、カメラが固定されているとはいえ、ネジの緩みや不慮の接触による固定位置の狂いなど発生していないとも限らない。このため定期的に確認することが必要となる。

ここで、ローラ上にスケールを置いて校正作業をする場合を考える。ローラは傷が許されないため、金属のスケールをローラに当てるのは大変神経を使う。また、スケールは比較的長いため、現実には２人でスケールを支えながら、カメラ撮影操作を行うことになり、大掛かりな作業となる。

しかし、生産ラインの狭いところに幅測定装置が設置された場合は更に困難な作業となる。仮にその作業を行ったとしてもスケールの厚み（１〜２ｍｍ）分はローラ表面から離れてしまい、光学的には大きく写って測定誤差の要因となる。

このようなことから、カメラ設置時には寸法の値付けを行うものの、定期的な校正はあまり行われていない。シートが頻繁に変わらないような、同一品種を生産する生産ラインでは問題ないが、頻繁に生産品が変わるラインではカメラ移動や値付けなど手間がかかる。

一方、同一生産品であっても、長期間寸法の値付けを確認しないとトレーサビリティーの取れた生産とは言い難い。万が一、カメラの固定、レンズの固定が僅かに狂っただけでも、規格外の製品を生産してしまうことになる。
従って本発明はローラ上にスケールを置いて校正作業をする場合において、ローラに傷をつけることなく、かつ、校正作業の簡素化を図った塗工寸法測定装置を提供することを目的としている。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の塗工寸法測定装置においては、
塗工装置でシートに塗工した塗り幅やシート端をシートから所定の位置離れて配置したカメラを用いて撮影し、撮影画像を処理して塗工した塗り幅やシート端からの寸法を測定する塗工寸法装置において、
前記シートが搬送されるローラ上にスケールを保持して出し入れ自在に配置するスケール保持ユニットを備えたことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケールは前記カメラによるシート撮影時は撮影範囲外に配置され、スケール撮影時のみローラ上に配置されることを特徴とする。

請求項３においては、請求項１または２記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケールはローラの外周上であってローラの軸に沿って接触して配置されることを特徴とする。

請求項４においては、請求項１乃至３のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケールを前記ローラに接触させるに際しては、スケールを保持したスケール保持ユニットを旋回もしくは旋回と移動を組み合わせた複合的規制移動によって、ローラ接触位置と退避位置を設け、生産時にはスケールをローラから退避させ、校正時にはスケールをローラ上に移動させることを特徴とする。

請求項５においては、請求項１乃至４のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケール保持ユニットは、カウンタバランスを有するとともに、前記カメラによる撮影方向が前記ローラの回転方向に対して任意の位置に配置され、その位置に対応したスケール接触方向に対し、重力もしくは内蔵のねじりばねによるトルクによってローラ上に移動させることを特徴とする。

請求項６においては、請求項１乃至５のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケール保持ユニットは、ロータリソレノイド、ロータリシリンダ、ガススプリング、モータ、直動シリンダを含むアクチュエータにより遠隔操作もしくはプログラマブルに自動的に切り替え可能としたことを特徴とする。

請求項７においては、請求項１乃至６のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケールは、前記ローラの軸に対してスケールの中央が中高となるように反らし、ローラに対してスケールが中央から接触し、スケールが旋回トルクにより変形してローラに対して隙間無く全体が接触するようにしたことを特徴とする。

請求項８においては、請求項１乃至７のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケールの中央が中高となるように、スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームとスケールの間に、ばね、プランジャー、スポンジ、ゴムシート、シムを含むスペーサのいずれか、またはこれらを組み合わせて配置したことを特徴とする。

請求項９においては、請求項１乃至８のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケールの表面に樹脂シート、ゴムを含む保護テープを貼付し、スケールとローラの直接接触を防止したことを特徴とする。

請求項１０においては、請求項１乃至９のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケール保持ユニットはロータリーダンパまたはショックアブソーバ、緩衝ばね、ガススプリング、摩擦による抵抗発生器（トルクヒンジ）を含む緩衝機構を備えたことを特徴とする。

請求項１１においては、請求項１乃至１０のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームの長手方向に沿って反射板を配置し、照明部材から出射した直接光と前記反射板で反射した光で前記ローラを両側から照射するようにしたことを特徴とする。

請求項１２においては、請求項１乃至１０のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームを反射部材で形成し、照明部材から出射した直接光と前記反射部材で反射した光で前記ローラを両側から照射するようにしたことを特徴とする。

請求項１３においては、請求項１乃至１２のいずれかに記載の塗工寸法測定装置において、
前記スケールをカメラで撮影するに際しては、スケールの厚さ分撮影倍率補正をおこなって撮影することを特徴とする。

請求項１乃至３によれば、シートが搬送されるローラ上にスケールを保持して出し入れ自在に配置するスケール保持ユニットを備え、カメラによるシート撮影時は撮影範囲外に配置し、スケール撮影時のみローラ上に配置し、スケールをローラの外周上であってローラの軸に沿って接触して配置したので、ローラ上の同じ位置で校正動作を行うことができる。

請求項４によれば、スケールをローラに接触させるに際し、スケールを保持したスケール保持ユニットを旋回もしくは旋回と移動を組み合わせた複合的規制移動によって、ローラ接触位置と退避位置を設け、生産時にはスケールをローラから退避させ、校正時にはスケールをローラ上に移動させるようにしたので校正の簡素化を図ることができる。

請求項５、６によれば、スケール保持ユニットは、カウンタバランスを有するとともに、スケール保持ユニットの姿勢に対応したスケール接触方向に対し、重力もしくは内蔵のねじりばねによるトルクによってローラ上に移動させ、ロータリソレノイド、ロータリシリンダ、ガススプリング、モータ、直動シリンダを含むアクチュエータにより遠隔操作もしくはプログラマブルに自動的に切り替え可能としたので、スケールをローラに対してゆっくりと接触させることができ自動化も可能である。

請求項７，８によれば、スケールはローラの軸に対してスケールの中央が中高となるように反らし、ローラに対してスケールが中央から接触し、スケールが旋回トルクにより変形してローラに対して隙間無く全体が接触するようにし、また、スケールの中央が中高となるように、スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームとスケールの間に、ばね、プランジャー、スポンジ、ゴムシート、シムを含むスペーサのいずれか、またはこれらを組み合わせて配置したのでスケールとローラの中央部に生じる間隙を防止することができ、鮮明で誤差のない撮影が可能である。

請求項９、１０によれば、スケールの表面に樹脂シート、ゴムを含む保護テープを貼付し、スケール保持ユニットはロータリーダンパまたはショックアブソーバ、緩衝ばね、ガススプリング、摩擦による抵抗発生器（トルクヒンジ）を含む緩衝機構を備えているのでスケールとローラは軟接触が可能となり互いに傷がつくことがない。

請求項１１、１２によれば、スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームの長手方向に沿って反射板を配置したり、スケール支持フレーム自体を照明部材で形成したので、ローラ上の影をなくすことができ鮮明な撮影が可能である。

請求項１３によれば、スケールをカメラで撮影するに際し、スケールの厚さ分撮影倍率補正をおこなって撮影するのでシートとスケールの撮影位置における誤差をなくすことができる。

本発明の実施形態の一例を示す塗工寸法測定装置の概略構成図である。 スケール支持フレームと中高スケールの形状を示す正面図である。 スケール支持フレームとスケールの間にスペーサを挟んでスケールの中高状態を実現した他の実施例を示す正面図である。 従来の塗工パターン測定装置の一例を示す概念図である。 搬送用ローラ上での撮影を行うようにした他の従来例を示す要部斜視図（ａ）および図５のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ〜ｃ）は本発明の一実施例を示す塗工寸法測定装置の要部斜視図（ａ）、シートに塗工された塗工部分の撮影状態を示す（ａ）のＺ視図（ｂ）、スケール（直尺）がローラに接触している校正時の状態を示す（ａ）のＺ視図（ｃ）である。

図１（ａ〜ｃ）において、図示しない搬送手段によりローラ２が回転し、このローラの回転によりローラの外周に沿って配置されたシート１が矢印Ｂ方向に搬送されている。
５０はスケール保持ユニットである。このスケール保持ユニット５０は断面が矩形とされローラ２の軸方向の長さよりも長く形成されたスケール支持フレーム５１と、この支持フレーム５１の両端に固定された板状の保持ブラケット５２と、この保持ブラケット５２の端部付近に固定され所定の重量を有するカウンタバランス５３と、スケール支持フレーム５１の一面に固定された薄板状のスケール５４で構成されている。

スケール５４は公的な測定機関で正確に校正されたものが使用され、目盛り部分がスケール支持フレーム５１から庇状に突き出た状態で固定されている。
スケール支持フレーム５１の両端に固定された保持ブラケット５２にはそれぞれ旋回軸５５の一端が固定され、この旋回軸の他端には旋回軸５５の回転を規制するねじりばね５６及びロータリダンパ５７が設けられている。

５１は矩形状のスケール支持フレームの対向する面にそれぞれ固定された反射板であり、スケール支持フレーム５１から庇状に突き出たスケールに対して直角となる面に固定されている。

図１（ｂ、ｃ）に示すように、ローラ２の上方には少なくとも一台のカメラ３１が配置され、ローラ上のシート１とスケール５４の目盛り部分に影が生じない位置にバー照明５８が配置されている。
なお、スケール保持ユニット５０の旋回軸５５にはねじりばね５６、ロータリーダンパ５７、を示しているが、例えば、ショックアブソーバ、緩衝ばね、ガススプリング、摩擦による抵抗発生器（トルクヒンジ）を含む緩衝機構を用いてもよい。

また、図では省略するがスケール保持ユニットの旋回軸５５はロータリソレノイド、ロータリシリンダ、ガススプリング、モータ、直動シリンダを含むアクチュエータにより回動し、遠隔操作もしくはプログラマブルに自動的に切り替え可能とされている。

上述の構成において、図１（ｂ）は塗工部測定時におけるスケール保持ユニット５０のポジションであり、スケール５４が退避した状態を示している。この状態において、カメラ３１はシート１の表面を撮影し、図示しない撮像処理装置によりシートに塗工された測定対象の寸法を測定する。このときバー照明５８からの光は直接及び反射板５７で反射した光により影を生じることなく撮影すべきローラ２の表面を照射している。

図１（ｃ）はスケール保持ユニット５０が矢印Ｃ方向に１８０度回動してスケール５４の目盛り部分がローラ２上にオンロールし、校正位置となった状態を示している。スケール保持ユニットが回動してスケール５４がローラ上に接触するに際しては、カウンタバランスと内蔵のねじりばねによるトルクによってスケール５４はローラ２上に衝撃のない状態で接触する。なお、スケールの裏側（ローラに接触する側）にテフロン（登録商標）テープなどの軟質樹脂を貼付しておけばローラとの接触時の衝撃を防止することができる。

そして、この状態でカメラ３１はスケール５４の目盛部分を撮影し、図示しない撮像処理装置により寸法を測定する。このときバー照明５８からの光は直接及び反射板５７で反射した光により影を生じることなく撮影すべき目盛りの表面を照射している。
この校正時における目盛りの撮影に際してはシート撮影時よりスケールの厚さ分だけカメラとの距離が短くなるので撮影倍率補正をおこなって撮影する。

上述の構成によれば、校正作業をする場合において、スケール保持ユニットを回転させるだけでスケールによってローラに傷をつけることなく、かつ、簡単に校正作業が可能な塗工寸法測定装置を実現することができる。

また、複数のカメラを用いて撮影する場合は、夫々の相対位置が重要となるが、カメラが固定されているとはいえ、ネジの緩みや不慮の接触による固定位置の狂いなど発生していないとも限らない。このため定期的に校正することが必要となるが、その場合にもスケール保持ユニットを回転させるだけでよいので簡単に校正作業を行うことができる。

図２はローラの下側にシートが接する状態（即ち、カメラ、照明、スケール保持ユニットも含めて１８０度回転した場合）でのスケール支持フレーム５１とローラ２の関係を誇張して示すものである。このような場合はスケール支持フレーム５１の自重によりスケールに撓みが生じ中央部に隙間が発生する。

図３（ａ〜ｄ）はこのような撓みによる中央部の隙間の発生を防止したもので、（ａ）はスケール自体を予め中高となるように変形させたもの、（ｂ）はばねやプランジャーなどで中央部を押すようにしたもの、（ｃ）はスポンジやゴムシートなどを中央に挟むようにしたもの、（ｄ）は中央部が中高となり、その両端にこれより少し低めとなるようなシムを挟んだ状態を示すものである。

図２、図３ではローラの下側に１８０度回転した場合を示したがいずれの角度に回転した場合も同様である。
このように予めスケールの中央部が中高となるように変形させておけばスケールがローラに沿って接触するので隙間が生じることがない。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えばカメラの数は複数台であってもよく、シートに形成するものは塗工に限らず印刷したものであっても良い。
また、実施例ではスケールをローラに接触させるに際しスケールを保持したスケール保持ユニットを旋回させる構成としたが、旋回と移動を組み合わせた複合的規制移動によって、ローラ接触位置と退避位置を設け、生産時にはスケールをローラから退避させるようにしてもよい。
また、図１ではバー照明としたが、従来例（図５）で示した面、もしくは点照明であってもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

１ 基材シート（シート）
２ 塗工パターン
３０ レンズ
３１ カメラ
３１ａ カメラ固定板
３２ 塗工部分
３３ 注目部分
３４ セットカラー
３５、３９ シャフト
３５ａ ねじ
３６ 照明
３７ 照明固定板
５０ スケール保持ユニット
５１ スケール（直尺）支持ユニット
５２ 保持ブラケット
５３ カウンタバランス
５４ スケール（直尺）
５５ 旋回軸
５６ ねじりばね
５７ ロータリダンパ
５８ バー照明

Claims (13)

1. 塗工装置でシートに塗工した塗り幅やシート端をシートから所定の位置離れて配置したカメラを用いて撮影し、撮影画像を処理して塗工した塗り幅やシート端からの寸法を測定する塗工寸法装置において、
   前記シートが搬送されるローラ上にスケールを保持して出し入れ自在に配置するスケール保持ユニットを備えたことを特徴とする塗工寸法測定装置。
2. 前記スケールは前記カメラによるシート撮影時は撮影範囲外に配置され、スケール撮影時のみローラ上に配置されることを特徴とする塗工寸法測定装置。
3. 前記スケールはローラの外周上であってローラの軸に沿って接触して配置されることを特徴とする請求項１または２記載の塗工寸法測定装置。
4. 前記スケールを前記ローラに接触させるに際しては、スケールを保持したスケール保持ユニットを旋回もしくは旋回と移動を組み合わせた複合的規制移動によって、ローラ接触位置と退避位置を設け、生産時にはスケールをローラから退避させ、校正時にはスケールをローラ上に移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
5. 前記スケール保持ユニットは、カウンタバランスを有するとともに、前記カメラによる撮影方向が前記ローラの回転方向に対して任意の位置に配置され、その位置に対応したスケール接触方向に対し、重力もしくは内蔵のねじりばねによるトルクによってローラ上に移動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
6. 前記スケール保持ユニットは、ロータリソレノイド、ロータリシリンダ、ガススプリング、モータ、直動シリンダを含むアクチュエータにより遠隔操作もしくはプログラマブルに自動的に切り替え可能としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
7. 前記スケールは、前記ローラの軸に対してスケールの中央が中高となるように反らし、ローラに対してスケールが中央から接触し、スケールが旋回トルクにより変形してローラに対して隙間無く全体が接触するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
8. 前記スケールの中央が中高となるように、スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームとスケールの間に、ばね、プランジャー、スポンジ、ゴムシート、シムを含むスペーサのいずれか、またはこれらを組み合わせて配置したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
9. 前記スケールの表面に樹脂シート、ゴムを含む保護テープを貼付し、スケールとローラの直接接触を防止したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
10. 前記スケール保持ユニットはロータリーダンパまたはショックアブソーバ、緩衝ばね、ガススプリング、摩擦による抵抗発生器（トルクヒンジ）を含む緩衝機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
11. 前記スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームの長手方向に沿って反射板を配置し、照明部材から出射した直接光と前記反射板で反射した光で前記ローラを両側から照射するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
12. 前記スケール保持ユニットを構成するスケール支持フレームを反射部材で形成し、照明部材から出射した直接光と前記反射部材で反射した光で前記ローラを両側から照射するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。
13. 前記スケールをカメラで撮影するに際しては、スケールの厚さ分撮影倍率補正をおこなって撮影することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の塗工寸法測定装置。

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