JP5470885B2 - Film flatness inspection apparatus and flatness inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、フィルムの平面性検査装置および平面性検査方法に関し、詳しくは、巻き芯にフィルムを巻き取って成るフィルムロールに適用される装置であって、フィルムロールの状態のままフィルムの平面性を検査するフィルムの平面性検査装置および平面性検査方法に関する。 The present invention relates to a film flatness inspection apparatus and a flatness inspection method, and more particularly to an apparatus applied to a film roll formed by winding a film around a core, and the film flatness in the state of the film roll. The present invention relates to a film flatness inspection apparatus and a flatness inspection method.
フィルム表面に対する樹脂の塗布、紙の貼り合わせ等の加工は、フィルムロールから繰り出されたフィルムを走行させながら行われるが、繰り出されたフィルムにたるみが生じている場合、すなわち、平面性（平坦性）が損なわれている場合、例えば、樹脂の塗布においては、均一に塗布できず、ムラやヌケが発生し、また、貼り合わせにおいては、シワが発生する。しかも、これらの不具合に対する調整のため、加工速度が低下し、生産性に影響を来す。従って、フィルム製造工程においては、品質管理の一環として、フィルムの平面性を検査する必要がある。 Processing such as resin application to the film surface and paper lamination is performed while the film fed from the film roll is running, but when the film drawn is slack, that is, flatness (flatness) ) Is damaged, for example, in the application of resin, it cannot be applied uniformly, causing unevenness and missing, and in bonding, wrinkles are generated. Moreover, due to the adjustment for these defects, the processing speed is reduced, which affects the productivity. Therefore, in the film manufacturing process, it is necessary to inspect the flatness of the film as part of quality control.
フィルムの平面性を検査する方法としては、例えば、二つのロール間でフィルムを走行させ、一定の張力条件下でフィルム表面に斜め上方から光を照射し、その反射光を像としてスクリーンに映し出し、これを測定者が目視で読み取って平面性を評価する方法、あるいは、水平なフラット板上にフィルムを配置し、所定間隔離れた位置から超音波やレーザー方式の距離計によりフィルムの高さを測定し、測定位置の水平座標とフィルムの高さの情報とから、フィルムの褶曲した表面に沿った長さを算出すると共に、水平面上に投影したフィルムの長さと褶曲表面の実際の長さとを比較することにより、フィルムの平面性を評価する方法が知られている（特許文献１）。 As a method for inspecting the flatness of the film, for example, the film is run between two rolls, light is irradiated on the film surface obliquely from above under a constant tension condition, and the reflected light is projected on the screen as an image, A method in which the measurer visually reads this to evaluate the flatness, or a film is placed on a horizontal flat plate, and the height of the film is measured from a position spaced apart by an ultrasonic or laser distance meter. Calculate the length along the curved surface of the film from the horizontal coordinates of the measurement position and the film height information, and compare the length of the film projected on the horizontal plane with the actual length of the curved surface. Thus, a method for evaluating the flatness of the film is known (Patent Document 1).
ところで、フィルムの平面性を検査する上記の様な方法は、測定者による個人誤差が出易い、測定中は目が離せない、測定速度に限度がある、高速巻取り時には測定できない、測定のためにフィルムロールからフィルムの一部をサンプリングする必要がある、また、それによりフィルムのロスが発生する等の問題がある。更に、フィルムロール自体が製品であるため、全数検査が難しいと言う問題もある。 By the way, the above-described methods for inspecting the flatness of the film are likely to cause individual error by the measurer, keep an eye on the measurement, there is a limit to the measurement speed, cannot be measured at high-speed winding, for measurement However, there is a problem that a part of the film needs to be sampled from the film roll and a loss of the film is caused thereby. Furthermore, since the film roll itself is a product, there is also a problem that it is difficult to perform 100% inspection.
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製品としてのフィルムロールに適用される平面性検査装置であって、フィルムロールの状態のままフィルムの平面性を非接触で自動的に且つ瞬時に検査することが出来るフィルムの平面性検査装置、および、当該検査装置を使用したフィルムの平面性検査方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is a flatness inspection apparatus applied to a film roll as a product, and the flatness of the film is kept in a non-contact state in the state of the film roll. It is to provide a film flatness inspection apparatus capable of automatically and instantaneously inspecting, and a film flatness inspection method using the inspection apparatus.
上記の課題を解決するため、本発明では、フィルムロールの外周部に光束の一部が遮られる状態にレーザー光を照射しながら、フィルムロールの外周面を幅方向に走査し、フィルムロール外周面の外径線、すなわち、微小なうねりを表す値として、各測定点において遮られなかったレーザー光の光量を外径値として数値化すると共に、これらの平均値をベースラインとして、各測定点における外径値のベースラインからの変位量（ずれ量）を算出し、変位量が正の最大となる箇所をたるみの最も大きな箇所と見なし、変位量をたるみ量として特定する様にした。これにより、予め設定された基準値と上記の最大の変位量とを比較し、フィルムロールの品質を判別することが出来る。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, the outer peripheral surface of the film roll is scanned in the width direction while irradiating the outer peripheral portion of the film roll with a laser beam in a state where a part of the light beam is blocked. As the value representing the outer diameter line, i.e., the minute waviness, the amount of laser light not blocked at each measurement point is quantified as the outer diameter value, and the average value of these values is used as a baseline, at each measurement point. The displacement amount (deviation amount) from the baseline of the outer diameter value was calculated, and the location where the displacement amount was the maximum positive was regarded as the location with the largest sag, and the displacement amount was specified as the sag amount. Thereby, the reference value set in advance and the above-described maximum displacement amount can be compared to determine the quality of the film roll.
すなわち、本発明の第１の要旨は、フィルムロールの状態でフィルムの平面性を検査する平面性検査装置であって、フィルムロールの外周部をレーザー光により走査する走査装置と、当該走査装置から得られた信号を処理する演算処理装置とから構成され、前記走査装置は、フィルムロールの軸線に直交する方向から当該フィルムロールの外周部にレーザー光をその光束の一部が前記外周部で遮られる状態に照射する発光部と、前記外周部で遮られなかったレーザー光を受光する受光部と、当該受光部で受光したレーザー光の光量に応じて数値化信号を出力する信号変換素子とを含み、かつ、フィルムロールに対してその軸線と平行に且つ幅方向に沿って相対的に移動可能に構成され、前記演算処理装置は、前記走査装置からの信号出力に基づき、フィルムロールの幅方向に沿った各測定点におけるフィルムロールの外径値およびそれらの平均値を演算し、前記各外径値と前記平均値との差を変位量として演算し、正の最大変位量を最大のたるみ量として抽出する機能と、当該最大変位量と予め設定された基準値とを比較し、前記最大変位量が前記基準値を超えた場合に不良と判別する機能とを備え、しかも、前記走査装置は、フィルムロールを挟んで当該フィルムロールの外周側に位置する様に対称に二組設けられ、前記演算処理装置は、前記最大のたるみ量を抽出するに際し、前記各組の走査装置のデータを並列的に取り扱うか、または、前記走査装置の各組毎に得られた各最大変位量を比較、選択することにより、１つのたるみ量を抽出するようになされていることを特徴とするフィルムの平面性検査装置に存する。 That is, the first gist of the present invention is a flatness inspection device for inspecting the flatness of a film in the state of a film roll, the scanning device scanning the outer periphery of the film roll with laser light, and the scanning device. Comprising an arithmetic processing unit for processing the obtained signal, the scanning unit blocks laser light from the direction perpendicular to the axis of the film roll to the outer periphery of the film roll, and part of the light flux is blocked by the outer periphery. A light emitting unit that irradiates the laser light, a light receiving unit that receives laser light that is not blocked by the outer periphery, and a signal conversion element that outputs a digitized signal according to the amount of laser light received by the light receiving unit. And is configured to be movable relative to the film roll in parallel to the axis and in the width direction. The arithmetic processing unit is based on a signal output from the scanning device. Calculating the outer diameter value of the film roll at each measurement point along the width direction of the film roll and the average value thereof, calculating the difference between each outer diameter value and the average value as a displacement amount, A function of extracting the maximum displacement amount as the maximum amount of sag, and a function of comparing the maximum displacement amount with a preset reference value and determining a failure when the maximum displacement amount exceeds the reference value And the scanning device is provided in two sets symmetrically so as to be positioned on the outer peripheral side of the film roll with the film roll interposed therebetween, and the arithmetic processing unit, when extracting the maximum amount of sag , whether you handled takes data set of the scanning device in parallel, or, comparing the maximum displacement amount obtained for each set of the scanning device, by selecting, adapted to extract one of the slack amount It is characterized by It lies in the plane of the inspection device that film.
また、本発明の第２の要旨は、上記の平面性検査装置を使用し、フィルムロールの状態でフィルムの平面性を検査する平面性検査方法であって、走査装置からの信号出力に基づき、フィルムロールの幅方向に沿った各測定点におけるフィルムロールの外径値およびそれらの平均値を演算し、前記各外径値と前記平均値との差を変位量として演算し、正の最大変位量を抽出し、当該最大変位量と予め設定された基準値とを比較してフィルムの良否を判別することを特徴とするフィルムの平面性検査方法に存する。 Moreover, the second gist of the present invention is a flatness inspection method for inspecting the flatness of a film in the state of a film roll using the above-described flatness inspection apparatus, and based on a signal output from a scanning device, The film roll outer diameter value at each measurement point along the width direction of the film roll and the average value thereof are calculated, the difference between each outer diameter value and the average value is calculated as a displacement amount, and the positive maximum displacement The present invention resides in a method for inspecting flatness of a film, wherein the quantity is extracted, and the quality of the film is determined by comparing the maximum displacement amount with a preset reference value.
本発明によれば、フィルムロールから繰り出されるフィルムの平面性を製品としてのフィルムロールの状態のまま非接触で自動的に且つ瞬時に定量的に検査できる。従って、フィルムのロスを発生させることがなく且つ全数検査が可能であり、また、測定者の違いによる測定誤差が生じることもない。更に、必要に応じて、フィルムの平面性曲線等を表示装置で表示し、製品であるフィルムロールの平面性を視覚的に管理することも出来る。 According to the present invention, the flatness of a film fed out from a film roll can be quantitatively inspected automatically and instantaneously in a non-contact manner in the state of the film roll as a product. Therefore, no film loss is generated, and 100% inspection is possible, and no measurement error due to a difference in measurers occurs. Furthermore, if necessary, the flatness curve of the film can be displayed on a display device, and the flatness of the film roll as a product can be visually managed.
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係るフィルムの平面性検査装置（以下、「検査装置」と略記する。）は、巻き芯にフィルムを巻き取って成るフィルムロール（以下、「ロール」と略記する。）に適用される装置であり、巻回されたフィルムの平面性をロールの状態で検査可能な装置である。本発明において、平面性とは、フィルムのたるみの状態を指し、検査対象のフィルムとしては、各種のフィルム又はシートを含み、その例としては、プラスチックフィルム、プラスチックシート、光沢紙、金属フォイル等が挙げられる。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The film flatness inspection apparatus according to the present invention (hereinafter abbreviated as “inspection apparatus”) is applied to a film roll (hereinafter abbreviated as “roll”) formed by winding a film around a winding core. It is an apparatus that can inspect the flatness of a wound film in a roll state. In the present invention, flatness refers to the state of sagging of the film, and the film to be inspected includes various films or sheets, examples of which include plastic film, plastic sheet, glossy paper, metal foil, etc. Can be mentioned.
本発明の検査装置は、図１に示す様に、所定の状態、例えば水平状態に保持されたロール（８）の外周部をレーザー光により走査する走査装置（１）と、当該走査装置から得られた信号を処理する演算処理装置（５）とから主として構成される。ロール（８）は、適宜のロール保持手段（図示省略）によって保持されるが、後述する様に走査装置（１）が可動方式の場合、前記のロール保持手段としては、検査の際に一定の向きで（例えば水平に）且つ静止状態でロール（８）を保持し得る限り、製造工程に備えられた搬送装置や保管装置を利用することが出来る。また、走査装置（１）が固定方式の場合、上記のロール保持手段としては、一定の向きで（例えば水平に）ロール（８）を保持し且つロール（８）の軸線の方向に一定速度で当該ロールを移動可能なコンベヤ等の搬送装置を利用することが出来る。 As shown in FIG. 1, the inspection device of the present invention is obtained from a scanning device (1) that scans an outer peripheral portion of a roll (8) held in a predetermined state, for example, a horizontal state, with a laser beam, and the scanning device. And an arithmetic processing unit (5) for processing the received signal. The roll (8) is held by an appropriate roll holding means (not shown). As will be described later, when the scanning device (1) is of a movable type, the roll holding means is fixed during inspection. As long as the roll (8) can be held in a direction (for example, horizontally) and in a stationary state, a transport device or a storage device provided in the manufacturing process can be used. When the scanning device (1) is of a fixed type, the roll holding means holds the roll (8) in a fixed direction (for example, horizontally) and at a constant speed in the direction of the axis of the roll (8). A conveying device such as a conveyor capable of moving the roll can be used.
走査装置（１）は、ロール（８）に対してその軸線と平行に且つ幅方向に沿って相対的に移動可能に構成される。例えば、可動方式の走査装置（１）は、走査装置駆動機構（６）に組み込まれることにより、保持されたロール（８）の幅方向に沿って移動可能に構成される。走査装置（１）は、装置構成をシンプルにするために１組だけ設けられてもよいが、測定精度を高めるために図１に例示した様に２組設けられてもよい。 The scanning device (1) is configured to be movable relative to the roll (8) in parallel with its axis and along the width direction. For example, the movable scanning device (1) is configured to be movable along the width direction of the held roll (8) by being incorporated in the scanning device driving mechanism (6). Only one set of the scanning device (1) may be provided in order to simplify the device configuration, but two sets may be provided as illustrated in FIG. 1 in order to improve measurement accuracy.
具体的には、上記の走査装置駆動機構（６）は、例えば、２つの基台（６１）に各立設された支柱（６２）の各上端を梁状の横架材（６３）で連結して成るアーチ型の枠組（図１参照）から成り、かつ、各基台（６１）の底部に車輪が付設されていることにより、直線状に敷設された軌道（７）上を走行自在に構成され、そして、空気圧方式のリニアガイド、シリンダ装置、モーター駆動のベルトやチェーン機構などの駆動手段（図示省略）によって進退可能に構成される。 Specifically, the above-described scanning device driving mechanism (6) is configured such that, for example, the upper ends of the columns (62) provided upright on the two bases (61) are connected to each other by a beam-like horizontal member (63). It is composed of an arch-shaped frame (see FIG. 1), and a wheel is attached to the bottom of each base (61), so that it can run on a straight track (7). It is configured to be able to advance and retreat by driving means (not shown) such as a pneumatic linear guide, a cylinder device, a motor-driven belt and a chain mechanism.
更に、走査装置駆動機構（６）の上記の枠組において、横架材（６３）は、長さ調整用の継手部により伸縮自在に構成され、また、軌道（７）は、中央で２分割され且つ長さ調整可能な連結材で連結されたベースにレールを固定して構成されることにより、走査装置（１）は、ロール（８）に対する位置を調節可能になされている。そして、走査装置（１）は、１回の測定においてロール（８）の２つの部位を同時に測定し得る様に、走査装置駆動機構（６）の各支柱（６２）に対応して２組配置される。すなわち、ロール（８）を挟んで当該ロールの外周側に位置する様に対称に二組設けられる。 Furthermore, in the above-mentioned frame of the scanning device drive mechanism (6), the horizontal member (63) is configured to be extendable and contractable by a joint for adjusting the length, and the track (7) is divided into two at the center. The scanning device (1) can be adjusted in position with respect to the roll (8) by fixing the rail to a base connected by a length-adjustable connecting material. The scanning device (1) is arranged in two sets corresponding to each column (62) of the scanning device driving mechanism (6) so that two parts of the roll (8) can be measured simultaneously in one measurement. Is done. That is, two sets are provided symmetrically so as to be positioned on the outer peripheral side of the roll across the roll (8).
各走査装置（１）は、レーザー光でロール（８）の外周面を走査する装置であり、走査装置駆動機構（６）の横架材（６３）の支柱（６２）近傍に下向きに取り付けられた発光部（２）、当該発光部の鉛直方向に位置する様に上記の走査装置駆動機構（６）の基台（６１）上に取り付けられた受光部（３）、および、信号変換用の信号変換素子（４）を備えている。そして、前述の走査装置駆動機構（６）の横架材（６３）の長さ調整、軌道（７）の幅調整により、ロール（８）の外径に応じて走査装置（１）の各組の間隔を調整すると共に、ロール（８）の外周部にレーザー光をかすめる状態に照射してロール（８）表面を走査する様になされている。 Each scanning device (1) is a device that scans the outer peripheral surface of the roll (8) with laser light, and is attached downward in the vicinity of the column (62) of the horizontal member (63) of the scanning device drive mechanism (6). The light emitting unit (2), the light receiving unit (3) mounted on the base (61) of the scanning device driving mechanism (6) so as to be positioned in the vertical direction of the light emitting unit, and a signal conversion unit A signal conversion element (4) is provided. Each set of the scanning device (1) is adjusted according to the outer diameter of the roll (8) by adjusting the length of the horizontal member (63) of the scanning device driving mechanism (6) and adjusting the width of the track (7). And the surface of the roll (8) is scanned by irradiating the outer periphery of the roll (8) with a laser beam.
発光部（２）の光源としては、通常、フィルムを透過しない波長の光を照射可能な半導体レーザーダイオードが使用される。発光部（２）から照射されるレーザー光の幅（光束の大きさ）は、後述する線状測定対象域（２１）を形成し得る程度以上とされるが、種々のロール（８）の外径に対応し易くするため、殊に、発光部（２）としては、スポット面積のより広い例えば面発光型半導体レーザーが好ましい。 As the light source of the light emitting part (2), a semiconductor laser diode capable of irradiating light having a wavelength that does not pass through the film is usually used. The width (magnitude of the light beam) of the laser light emitted from the light emitting unit (2) is set to a level that can form a linear measurement target area (21) to be described later, but outside the various rolls (8). In order to easily cope with the diameter, for example, a surface emitting semiconductor laser having a wider spot area is preferable as the light emitting portion (2).
上記の発光部（２）は、そのレーザー光の光束の一部がロール（８）によって遮られる様に、当該発光部側から視た場合（平面視した場合）、ロール（８）の外周部の最外郭部、すなわち、最も外側に位置する外径部（接線）に向けてレーザー光を照射可能に配置される。通常、上記の接線付近にレーザー光の光束の中心が位置する様に位置調節される。そして、走査装置（１）の移動に伴い、レーザー光の照射部分がロール（８）の軸線と平行に直線状に移動する様に構成される。 When the light emitting unit (2) is viewed from the light emitting unit side so that a part of the light beam of the laser beam is blocked by the roll (8) (when viewed in plan), the outer peripheral portion of the roll (8) Is arranged so as to be able to irradiate laser light toward the outermost part of the outermost part, that is, the outermost part (tangent line) located on the outermost side. Usually, the position is adjusted so that the center of the laser beam is located near the tangent line. And it is comprised so that the irradiation part of a laser beam may move linearly in parallel with the axis line of a roll (8) with the movement of a scanning apparatus (1).
換言すれば、図２中に２点鎖線で線状測定対象域（８１）として示す様に、走査装置（１）は、走査ポイントがロール（８）の外周面を当該ロールの幅方向に沿って直線移動する様に構成される。図３中の２点鎖線は、ロール（８）からフィルムを繰り出した状態において上記の線状測定対象域（８１）を示したものであるが、斯かる線状測定対象域（８１）は、発光部（２）からロール（８）表面に照射されたレーザー光の光束のうち、ロール（８）に遮られることなく通過した光とロール（８）表面の接点から成る細長い線状の仮想面域を指す。 In other words, as indicated by the two-dot chain line in FIG. 2 as the linear measurement target area (81), the scanning device (1) has the scanning point along the outer peripheral surface of the roll (8) along the width direction of the roll. Configured to move in a straight line. The two-dot chain line in FIG. 3 shows the linear measurement target area (81) in a state where the film is drawn out from the roll (8), but such a linear measurement target area (81) Of the luminous flux of the laser beam irradiated from the light emitting part (2) to the surface of the roll (8), the light passes through the roll (8) without being blocked by the roll (8) and the elongated linear virtual surface composed of the contact points of the surface of the roll (8) Refers to the area.
線状測定対象域（８１）は、水平に配置されたロール（８）にレーザー光を上方から垂直に照射する場合、ロール（８）の幅に相当する。通常、ロール（８）の円周方向に沿った線状測定対象域（８１）の幅は、数ｍｍ程度以下であり、その長さは、ロール（８）の全幅に亙る長さとされるが、目的に応じてロール（８）の幅の一部に限定してもよい。 The linear measurement target area (81) corresponds to the width of the roll (8) when the horizontally arranged roll (8) is irradiated with laser light vertically from above. Usually, the width of the linear measurement target area (81) along the circumferential direction of the roll (8) is about several mm or less, and the length is the length over the entire width of the roll (8). Depending on the purpose, it may be limited to a part of the width of the roll (8).
受光部（３）は、光の受光量（光強度）に応じて電流を発生させるフォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光素子により構成され、必要に応じて増幅回路が内蔵される。上記の発光部（２）と受光部（３）は、これらの間に遮光物が入ることにより受光素子への入光量が減少し、受光素子からの出力が変化することを捉える透過型フォトセンサの一種であるいわゆる分離型フォトセンサを構成している。 The light receiving section (3) is constituted by a light receiving element such as a photodiode or a phototransistor that generates a current according to the amount of received light (light intensity), and an amplifier circuit is incorporated as necessary. The light-emitting unit (2) and the light-receiving unit (3) have a transmissive photosensor that captures that the amount of light incident on the light-receiving element decreases due to a light-shielding object between them, and the output from the light-receiving element changes. This is a so-called separation type photosensor.
信号変換素子（４）は、受光したレーザー光の光量に応じて受光部（３）から出力される電流信号をその大きさに応じて数値化する素子であり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の素子で構成される。信号変換素子（４）は、図示する様に、受光部（３）と別個に設けられてもよいし、また、図示しないが、走査装置（１）において受光部（３）と一体的に設けられてもよい。あるいは、演算処理装置（５）に組み込んで設けられてもよい。通常、上記の線状測定対象域（８１）を走査する場合、信号変換素子（４）は、走査装置（１）の移動速度の制御と、別途設けられたコントローラーによる出力制御により、例えば１００〜２０００点／ｃｍの間隔で測定する様に設定される。 The signal conversion element (4) is an element that digitizes the current signal output from the light receiving unit (3) according to the amount of received laser light, and is configured by an element such as a CCD or a CMOS. Is done. As shown in the figure, the signal conversion element (4) may be provided separately from the light receiving part (3), or although not shown, it is provided integrally with the light receiving part (3) in the scanning device (1). May be. Alternatively, it may be provided by being incorporated in the arithmetic processing unit (5). Usually, when scanning the above-described linear measurement target area (81), the signal conversion element (4) is controlled by, for example, 100 to 100 by controlling the moving speed of the scanning device (1) and output control by a separately provided controller. It is set to measure at intervals of 2000 points / cm.
更に、図示を省略するが、走査装置（１）には、そのロール（８）の幅方向への移動に伴い、ロール（８）表面の線状測定対象域（８１）における走査位置（Ｘ軸方向の位置）を検出する位置検出センサーが備えられている。斯かる位置検出センサーとしては、対象物に向けて超音波やレーザー光を照射してその反射時間を測る超音波式やレーザー光式の距離計が使用される。可動方式の走査装置（１）においては、走査装置駆動機構（６）の例えば基台（６１）（基準位置）に距離計を装着し、軌道（７）の端部（目標点）に反射板などを配置するか、あるいは、軌道（７）の端部（基準位置）に距離計を配置し、走査装置駆動機構（６）の例えば基台（６１）（目標点）に反射板などを装着して、基準位置から目標点までの距離を測定し、線状測定対象域（８１）における走査位置を特定する様に構成される。 Further, although not shown, the scanning device (1) includes a scanning position (X axis) in the linear measurement target area (81) on the surface of the roll (8) as the roll (8) moves in the width direction. A position detection sensor for detecting a direction position) is provided. As such a position detection sensor, an ultrasonic type or laser beam type distance meter that irradiates an object with ultrasonic waves or laser light and measures the reflection time thereof is used. In the movable scanning device (1), a distance meter is mounted on, for example, the base (61) (reference position) of the scanning device driving mechanism (6), and a reflector is provided at the end (target point) of the track (7). Or a distance meter at the end (reference position) of the trajectory (7), and a reflector or the like is mounted on the base (61) (target point) of the scanning device drive mechanism (6). Then, the distance from the reference position to the target point is measured, and the scanning position in the linear measurement target area (81) is specified.
また、図示しないが、走査装置（１）が固定方式の場合、斯かる走査装置（１）は、例えば、前述の図１の態様と同様のアーチ型の枠組をロール（８）の搬送路に相当する床面に直接設置し、その基台および横架材を利用して光源（２）及び受光部（３）を配置して構成され、前述の態様と同様に、ロール（８）を挟んで当該ロールの外周側に位置する様に対称に二組設けられる。また、横架材が伸縮自在に構成され且つ各基台間の離間距離が調節可能に構成されていることにより、各組の走査装置（１）は、ロール（８）に対する位置を調節可能になされている。そして、コンベヤ等の搬送装置を利用したロール保持手段により、例えば水平に保持したロール（８）をその軸線方向に一定速度で移動させながら、前述の態様と同様にロール（８）外周部の線状測定対象域（８１）をレーザー光により走査する様になされている。 Although not shown, when the scanning device (1) is of a fixed type, the scanning device (1) has, for example, an arch-shaped frame similar to that of the above-described embodiment of FIG. It is installed directly on the corresponding floor surface, and is constructed by arranging the light source (2) and the light receiving part (3) using its base and horizontal member, and sandwiches the roll (8) in the same manner as described above. Thus, two sets are provided symmetrically so as to be positioned on the outer peripheral side of the roll. In addition, since the horizontal member is configured to be extendable and the separation distance between the bases is adjustable, each pair of scanning devices (1) can adjust the position with respect to the roll (8). Has been made. And the roll (8) outer peripheral part line | wire is carried out similarly to the above-mentioned aspect, moving the roll (8) hold | maintained horizontally, for example by the roll holding means using conveyors, such as a conveyor, in the axial direction at a constant speed. The area to be measured (81) is scanned with a laser beam.
なお、固定方式の走査装置（１）においては、枠組の一部、例えば基台を基準位置として当該基台に前述の様な距離計を設置し、ロール保持手段の一部位を目標点として距離を測定することにより、線状測定対象域（８１）における走査位置（Ｘ軸方向の位置）を特定することが出来る。 In the fixed-type scanning device (1), a distance meter as described above is installed on the base with a part of the frame, for example, the base as a reference position, and a distance is set with one part of the roll holding means as a target point. By measuring the scanning position (position in the X-axis direction) in the linear measurement target area (81).
上記の様に、走査装置（１）は、ロール（８）の軸線に直交する方向から当該ロールの外周部にレーザー光をその光束の一部がロール外周部で遮られる状態に照射する発光部（２）と、ロール（８）の外周部で遮られなかったレーザー光を受光する受光部（３）と、当該受光部で受光したレーザー光の光量（Ｆｚ）（図１参照）に応じて数値化信号を出力する信号変換素子（４）とを備えており、受光部（３）から電流出力される信号を伝送ケーブル（５１）によって信号変換素子（４）に送信し、その信号の大きさに応じて信号変換素子（４）でデジタル化し、数値データ（外径値（Ｚ））（図４参照）として伝送ケーブル（５２）によって演算処理装置（５）に送信する様に構成されている。そして、本発明の測定装置においては、走査装置（１）から得られる位置データ（Ｘ）（図４のＸ軸の値）と共に、線状測定対象域（８１）を走査して得られる数値データを各測定点におけるロール（８）の外径値（Ｚ）として演算処理装置（５）で処理する様になされている（図４参照）。 As described above, the scanning device (1) emits a laser beam to the outer peripheral portion of the roll from a direction orthogonal to the axis of the roll (8) in a state where a part of the light beam is blocked by the outer peripheral portion of the roll. (2) According to the light receiving part (3) that receives the laser light not blocked by the outer peripheral part of the roll (8), and the light quantity (Fz) of the laser light received by the light receiving part (see FIG. 1) And a signal conversion element (4) for outputting a digitized signal. A signal output from the light receiving unit (3) is transmitted to the signal conversion element (4) by the transmission cable (51), and the magnitude of the signal is transmitted. Accordingly, it is configured to be digitized by the signal conversion element (4) and transmitted as numerical data (outer diameter value (Z)) (see FIG. 4) to the arithmetic processing unit (5) by the transmission cable (52). Yes. In the measurement apparatus of the present invention, numerical data obtained by scanning the linear measurement target area (81) together with the position data (X) obtained from the scanning apparatus (1) (the value of the X axis in FIG. 4). Is processed by the arithmetic processing unit (5) as the outer diameter value (Z) of the roll (8) at each measurement point (see FIG. 4).
演算処理装置（５）は、通常、データの記憶部、演算部および出力部を備えたコンピュータによって構成される。本発明においては、演算処理装置（５）に所定のプログラムが予め書き込まれていることにより、演算処理装置（５）は、走査装置（１）からの信号出力に基づき、ロール（８）の幅方向に沿った線状測定対象域（８１）の各測定点におけるロール（８）の外径値（Ｚ）及びそれらの平均値（Ｚ０）を演算し、各外径値（Ｚ）と平均値（Ｚ０）との差を変位量（Ｚ１），（Ｚ２）・・・として演算し（図４参照）、正（プラス）の最大変位量、例えば図４における変位量（Ｚ２）を抽出する機能を備えている。 The arithmetic processing unit (5) is usually constituted by a computer including a data storage unit, a calculation unit, and an output unit. In the present invention, since the predetermined program is written in advance in the arithmetic processing unit (5), the arithmetic processing unit (5) can adjust the width of the roll (8) based on the signal output from the scanning unit (1). The outer diameter value (Z) and the average value (Z 0 ) of the roll (8) at each measurement point in the linear measurement target area (81) along the direction are calculated, and each outer diameter value (Z) and average The difference from the value (Z 0 ) is calculated as displacement amounts (Z 1 ), (Z 2 )... (See FIG. 4), and the positive maximum displacement amount, for example, the displacement amount (Z 2 in FIG. 4). ).
なお、図示しないが、本発明においては、走査装置（１）及び走査装置駆動機構（６）の作動を制御する制御部が設けられており、斯かる制御部は、上記のコンピュータで構成されてもよいし、別途設けられるプログラマブルコントローラ等の制御機器で構成されてもよい。 Although not shown, in the present invention, a control unit for controlling the operation of the scanning device (1) and the scanning device drive mechanism (6) is provided, and the control unit is configured by the above-described computer. Alternatively, it may be configured by a control device such as a programmable controller provided separately.
次に、上記の演算処理装置（５）の具体的な機能と共に、本発明の検査装置を使用したフィルムの平面性検査方法について説明する。上記の平面性の検査においては、先ず、図１及び図２に示す様に、走査装置駆動機構（６）を駆動させ、ロール保持手段により水平に保持したロール（８）の一端側から他端側へ走査装置（１）を一定速度で移動させながら、ロール（８）の軸線に沿って当該ロールの幅方向にその外周部の各線状測定対象域（８１）を走査する。 Next, a film flatness inspection method using the inspection apparatus of the present invention will be described together with specific functions of the arithmetic processing unit (5). In the above-described flatness inspection, first, as shown in FIGS. 1 and 2, the scanning device drive mechanism (6) is driven, and the roll (8) held horizontally by the roll holding means from one end side to the other end. While moving the scanning device (1) to the side at a constant speed, each linear measurement target area (81) on the outer peripheral portion is scanned in the width direction of the roll along the axis of the roll (8).
各走査装置（１）においては、発光部（２）がロール（８）の軸線に略直交する方向にレーザー光を照射し、受光部（３）がロール（８）の外周部によって遮られなかったレーザー光を受光する。そして、図１に示す様に、受光部（３）は、各測定点において遮られなかったレーザー光の光量（Ｆｚ）に応じて、信号変換素子（４）へ電流信号を出力し、信号変換素子（４）は、信号の大きさに応じてこれをデジタル化し、数値データとして、測定点の位置データ（Ｘ軸方向の値）（Ｘ）と共に演算処理装置（５）へ出力する。 In each scanning device (1), the light emitting part (2) emits laser light in a direction substantially perpendicular to the axis of the roll (8), and the light receiving part (3) is not blocked by the outer peripheral part of the roll (8). Receives laser light. As shown in FIG. 1, the light receiving unit (3) outputs a current signal to the signal conversion element (4) in accordance with the amount of light (Fz) of the laser light that is not obstructed at each measurement point, and performs signal conversion. The element (4) digitizes the signal according to the magnitude of the signal and outputs it as numerical data to the arithmetic processing unit (5) together with the position data of the measurement point (value in the X-axis direction) (X).
演算処理装置（５）は、走査装置（１）の信号変換素子（４）からの信号出力に基づき、ロール（８）の幅方向（Ｘ軸方向）に沿った各測定点におけるロール（８）の外径値（仮想値）、すなわち、線状測定対象域（８１）の外径値（Ｚ）を演算し、図４に示す様なロール（８）の外径曲線（Ｒ）を作成する。図４は、測定結果としての外径値（Ｚ）から外径曲線（Ｒ）を作成して表示装置に出力したものである。また、同時に、各測定点における外径値（Ｚ）の平均値をベースライン（Ｚ０）として演算する。次いで、各測定点における外径値（Ｚ）とベースライン（平均値）（Ｚ０）との差を演算する。すなわち、ベースライン（Ｚ０）を基準としたときの当該ベースラインからの各外径値（Ｚ）の変位量（Ｚ１），（Ｚ２），（Ｚ３）・・・を算出する。 The arithmetic processing unit (5) has a roll (8) at each measurement point along the width direction (X-axis direction) of the roll (8) based on the signal output from the signal conversion element (4) of the scanning device (1). The outer diameter value (virtual value), that is, the outer diameter value (Z) of the linear measurement target area (81) is calculated, and the outer diameter curve (R) of the roll (8) as shown in FIG. 4 is created. . FIG. 4 shows an outer diameter curve (R) created from an outer diameter value (Z) as a measurement result and output to a display device. At the same time, the average value of the outer diameter values (Z) at each measurement point is calculated as the baseline (Z 0 ). Next, the difference between the outer diameter value (Z) and the baseline (average value) (Z 0 ) at each measurement point is calculated. That is, displacement amounts (Z 1 ), (Z 2 ), (Z 3 ),... Of each outer diameter value (Z) from the baseline when the baseline (Z 0 ) is used as a reference are calculated.
上記のベースライン（Ｚ０）は外径値（Ｚ）の平均値であるから、これを完全に平坦なフィルムから成るロール（８）の外周面ラインと仮定すると、ベースライン（Ｚ０）からの変位はロール（８）外周面のうねりによるもの考えられる。そして、平面性の損なわれたたるみ部分を有するフィルムが巻き取られた場合、実際、たるみ部分が膨らみとしてロール（８）の外周面に現れる。 Since the above-mentioned baseline (Z 0 ) is an average value of the outer diameter value (Z), assuming that this is the outer peripheral surface line of the roll (8) made of a completely flat film, the baseline (Z 0 ) Is considered to be due to the undulation of the outer peripheral surface of the roll (8). And when the film which has a slack part with which flatness was impaired is wound up, a slack part actually appears on the outer peripheral surface of a roll (8) as a swelling.
そこで、たるみ部分が影響している可能性のある部位のデータとして、各外径値（Ｚ）の中のプラス側の値（図４において変位量（Ｚ１），（Ｚ２），（Ｚ３）で示す部分）を選択する。そして、品質管理において良否の判別を自動的に行うため、例えば図５に示す様に、選択したプラス側の変位量（Ｚ１），（Ｚ２），（Ｚ３）を負（マイナス）の変位量（Ｙ）に変換し、平面性がどの程度損なわれているかを凹部で示す。図５の曲線は、たるみ部分が影響している部位の外径線だけを負の変位として表示装置に出力した平面性曲線である。 Therefore, as data of a portion that may be affected by the slack portion, a positive value in each outer diameter value (Z) (displacement amounts (Z 1 ), (Z 2 ), (Z 3 ) Select the part shown in ( 3 ). In order to automatically determine the quality in quality control, for example, as shown in FIG. 5, the selected positive displacements (Z 1 ), (Z 2 ), (Z 3 ) are set to negative (minus). The amount of displacement (Y) is converted, and the degree to which the flatness is impaired is indicated by a recess. The curve in FIG. 5 is a flatness curve in which only the outer diameter line of the portion affected by the slack portion is output to the display device as a negative displacement.
すなわち、本発明では、各測定点における外径値（Ｚ）（測定値）のベースライン（Ｚ０）からの変位量（ずれ量）（Ｚ１），（Ｚ２），（Ｚ３）・・・を算出し、これらの変位量が正（プラス）の最大となる箇所を最も大きなたるみ箇所と見なし、その変位量、例えば図４中の変位量（Ｚ２）をたるみ量として特定する。品質管理上は最大のたるみ点を管理すればよいから、上記の様に、プラスの変位量（Ｚ）をマイナス側の変位量（Ｙ）に変換し（図５参照）、最も低い凹部、すなわち、Ｙ値の最小の点をたるみ点（Ｐ）として抽出する。 That is, according to the present invention, the displacement (displacement) (Z 1 ), (Z 2 ), (Z 3 ) · from the base line (Z 0 ) of the outer diameter value (Z) (measurement value) at each measurement point. .. Are calculated, and the location where these displacement amounts are positive (plus) maximum is regarded as the largest sag portion, and the displacement amount, for example, the displacement amount (Z 2 ) in FIG. 4 is specified as the sag amount. For quality control, it is only necessary to manage the maximum sag point. As described above, the positive displacement amount (Z) is converted into the negative displacement amount (Y) (see FIG. 5), and the lowest concave portion, that is, , The minimum point of the Y value is extracted as a sag point (P).
これにより、予め設定された基準値と上記の最大の変位量（Ｙ２）とを比較し、フィルムの平面正の良否を判別することが出来る。換言すれば、たるみ点（Ｐ）の変位量（Ｙ２）は、フィルムの平面性を示す代替特性となり、変位量（Ｙ２）の許容値は、目的とする用途毎に適宜設定し、製品の平面性の管理項目として利用することが出来る。 As a result, it is possible to compare the reference value set in advance with the maximum displacement (Y 2 ) and determine whether the film is positive or negative in the plane. In other words, the displacement amount (Y 2 ) of the sag point (P) is an alternative characteristic indicating the flatness of the film, and the allowable value of the displacement amount (Y 2 ) is appropriately set for each intended application, It can be used as a management item for flatness.
上記の様に、本発明においては、ロール（８）の外周部に光束の一部が遮られる状態にレーザー光を照射しながら、ロール（８）の外周面を幅方向に走査し、ロール（８）外周面の外径線（微小なうねり）を表す値として、各測定点において遮られなかったレーザー光の光量（Ｆｚ）を外径値（Ｚ）として数値化すると共に、これらの平均値をベースライン（Ｚ０）として、各測定点における外径値（Ｚ）のベースライン（Ｚ０）からの変位量（Ｚ１），（Ｚ２），（Ｚ３）・・・を算出し、これら変位量が正の最大となる箇所をたるみの最も大きな箇所と見なし、その変位量（Ｚ２）をたるみ量として特定する。 As described above, in the present invention, the outer peripheral surface of the roll (8) is scanned in the width direction while irradiating the outer peripheral portion of the roll (8) with a laser beam in a state where a part of the light beam is blocked. 8) As a value representing the outer diameter line (small waviness) of the outer peripheral surface, the light quantity (Fz) of the laser light not blocked at each measurement point is digitized as an outer diameter value (Z), and an average value of these values as baseline (Z 0), the displacement from baseline (Z 0) of the outer diameter value (Z) at each measurement point (Z 1), (Z 2 ), to calculate the (Z 3) · · · These locations where the amount of displacement is positive maximum are regarded as the locations with the largest slack, and the amount of displacement (Z 2 ) is specified as the amount of slack.
従って、本発明によれば、ロール（８）から繰り出されるフィルムの平面性を製品としてのロール（８）の状態のまま非接触で自動的に且つ瞬時に定量的に検査できる。そして、本発明によれば、フィルムのロスを発生させることがなく且つ全数検査が可能であり、また、測定者の違いによる測定誤差が生じることもない。更に、必要に応じて、フィルムの平面性曲線等を表示装置で表示し、製品であるロール（８）の平面性を視覚的に管理することも出来る。 Therefore, according to the present invention, the flatness of the film fed from the roll (8) can be quantitatively inspected automatically and instantaneously in a non-contact manner in the state of the roll (8) as a product. According to the present invention, no film loss is generated and 100% inspection is possible, and no measurement error due to a difference in measurers occurs. Furthermore, if necessary, the flatness curve or the like of the film can be displayed on a display device, and the flatness of the roll (8) as a product can be visually managed.
また、本発明において、演算処理装置（５）は、正の最大変位量、例えば図４に示す変位量（Ｚ２）と予め設定された基準値（閾値）とを比較し、あるいは、変換された負の最大変位量、例えば図５に示す変位量（Ｙ２）と予め設定された基準値（閾値）とを比較し、変位量（Ｚ２）が基準値を超えた場合、あるいは、変位量（Ｙ２）が基準値よりも小さい場合に不良と判別する機能を備えていてもよい。 In the present invention, the arithmetic processing unit (5) compares or converts the positive maximum displacement amount, for example, the displacement amount (Z 2 ) shown in FIG. 4 with a preset reference value (threshold value). The negative maximum displacement amount, for example, the displacement amount (Y 2 ) shown in FIG. 5 is compared with a preset reference value (threshold value), and the displacement amount (Z 2 ) exceeds the reference value, or the displacement A function may be provided for determining a failure when the amount (Y 2 ) is smaller than the reference value.
なお、本発明においては、上記の様に走査装置（１）が２組設けられている場合、各組の測定点のデータを並列的に取り扱って演算処理し、１つのたるみ量を抽出する様にしてもよいし、あるいは、各組毎に前述の演算処理を行い、得られた各最大変位量（正の最大変位量（Ｚ２）又はたるみ点（Ｐ）の変位量（Ｙ２））を比較、選択して、最終的なたるみ量を判別してもよい。また、上記の様に、走査装置（１）が２組設けられている場合には、例えば、各受光部（３）の設置位置を予め設定することにより、ロール（８）の実際の直径を正確に測定でき、標準直径（規格値）からの正確なずれ量として前述の変位量（Ｚ１），（Ｚ２），（Ｚ３）・・・を特定することが出来る。 In the present invention, when two sets of scanning devices (1) are provided as described above, the data of each set of measurement points are handled in parallel and processed to extract one amount of sag. Alternatively, the above-described arithmetic processing is performed for each group, and the obtained maximum displacement amount (positive maximum displacement amount (Z 2 ) or slack point (P) displacement amount (Y 2 )). May be compared and selected to determine the final amount of sag. Further, as described above, when two sets of the scanning device (1) are provided, for example, the actual diameter of the roll (8) can be set by setting the installation position of each light receiving unit (3) in advance. It is possible to measure accurately, and the above-mentioned displacement amounts (Z 1 ), (Z 2 ), (Z 3 )... Can be specified as an accurate deviation amount from the standard diameter (standard value).
更に、演算処理装置（５）における上記の様な演算においては、測定データである外径値（Ｚ）をマトリックスとして保持するため、ロール（８）の外径曲線（Ｒ）、ベースライン（Ｚ０）、平面性曲線およびたるみ点（Ｐ）を必ずしも表示したり出力する必要はないが、管理を容易にするため、測定の際、表示装置やプリンター等の出力装置へ並行して出力するのが好ましい。また、平面性曲線を出力する場合には、ロール（８）（試料）の違いやたるみ点（Ｐ）の変位量の大きさに対応させて色彩または明るさを変えて表示可能に構成されているのが好ましい。 Further, in the calculation as described above in the arithmetic processing unit (5), the outer diameter value (Z) as the measurement data is held as a matrix, so that the outer diameter curve (R) of the roll (8), the baseline (Z 0 ), it is not always necessary to display or output the flatness curve and the sag point (P). However, in order to facilitate management, the planarity curve and the sag point (P) are output in parallel to an output device such as a display device or a printer. Is preferred. Further, when outputting a flatness curve, it is configured to be able to display by changing the color or brightness according to the difference in the roll (8) (sample) and the amount of displacement of the slack point (P). It is preferable.
１ ：走査装置
２ ：発光部
３ ：受光部
４ ：信号変換素子
５ ：演算処理装置
６ ：走査装置駆動機構
７ ：軌道
８ ：フィルムロール
８１：線状測定対象域
Ｆｚ：遮られなかった光量
Ｐ ：たるみ点
Ｒ ：外径曲線
Ｘ ：フィルムロールの幅方向の測定点
Ｙ ：負の変位量（たるみ量）
Ｚ ：外径値
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３：変位量
Ｚ０：ベースライン（平均値）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Scanning device 2: Light emission part 3: Light receiving part 4: Signal conversion element 5: Arithmetic processing device 6: Scanning device drive mechanism 7: Orbit 8: Film roll 81: Linear measurement object area Fz: Unshielded light quantity P : Sag point R: Outer diameter curve X: Measurement point in the width direction of the film roll Y: Negative displacement (sag)
Z: Outer diameter value Z 1 , Z 2 , Z 3 : Displacement amount Z 0 : Baseline (average value)
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