JPH06300509A - 絶縁性被膜または絶縁部材の厚さを測定する装置およびその測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 測定開始に行なう０調整の回数が少なく、
金属板がたとえ上下にぶれた状態でも正確な厚さが測定
できる金属板上に形成された絶縁性被膜、または絶縁部
材の厚さを測定する装置およびその測定方法を提供す
る。 【構 成】 センサ部（１１）は、静電容量電極（１
２）と渦電流電極（１３）とを一組として同じ高さに設
定されている。補正値設定部は、前記センサ部（１１）
における渦電流電極（１３）によって金属板（１５）の
表面とセンサ部（１１）との変位を測定する。静電容量
検出部は、金属板（１５）の表面とセンサ部（１１）と
の間の静電容量を測定する。厚さ演算部は、前記静電容
量検出部から得られた値を前記補正値設定部から得られ
た補正値によって金属板（１５）上の絶縁性被膜（１
６）の厚さを演算する。また、絶縁部材だけの場合で
も、上記と同様に厚さを測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電容量方式と渦電流
方式とのハイブリッド構造によって、金属板上に形成さ
れた絶縁性被膜、または絶縁部材の厚さを測定する装置
およびその測定方法に関するものである。近年、金属板
に付ける接着剤の厚さ、金属板に塗るインクの厚さ、金
属板を絶縁するコーティングの厚さ等の絶縁物の精度の
高い厚さ管理が要望されるようになった。そして、金属
板に塗るインク、コーティング等は、金属板が高速に移
動する間に処理されている。絶縁フイルム等を作製する
場合、作製中における厚さ管理を行なうことが必要にな
ってきた。そこで、本発明は、上記のような高速移動中
の金属板上に形成された絶縁性被膜、または絶縁部材の
厚さを高い精度で測定できる測定装置および測定方法を
提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は渦電流を利用してセンサ部と金属
盤との間の距離を測定する原理を説明するための図であ
る。図３において、距離測定装置は、金属盤３１に対向
して配置されたコイル３２と、測定部３３とから構成さ
れる。そして、測定部３３は、前記コイル３２に高周波
電流を流すための発振回路３３１と、高周波電流がコイ
ル３２に流されることによって、前記金属盤３１に渦電
流を発生させ、この渦電流によって変化するコイル３２
のインピーダンスを検出する検出回路３３２と、被測定
物の種類、あるいはコイル３２の寸法等を考慮して金属
盤３１とコイル３２までの距離ｈを演算する演算回路３
３３と、各回路に電流供給する電源回路３３４とから構
成される。

【０００３】図３に示す距離測定装置は、発振回路３３
１から金属盤３１に対向して配置されたコイル３２に電
流を流す。コイル３２に流れた電流は、電磁誘導によっ
て、金属盤３１の表面に電界および渦電流を発生させ
る。当該渦電流は、コイル３２に誘導電流を発生させ
る。測定部３３における検出回路３３２は、このコイル
３２の検出回路３３２から見たインピーダンスを検出す
る。コイル３２の検出回路３３２から見たインピーダン
スは、コイル３２と金属盤３１との距離によって変化す
る。したがって、演算回路３３３は、金属盤３１の導電
率、透磁率、厚さ、温度、コイルの大きさ等を考慮して
補正すると、演算回路３３３の出力電圧３４から金属盤
３１とコイル３２との間の距離がμｍ単位で測定でき
る。

【０００４】図４は静電容量方式における厚み計の原理
を説明するための図である。図４において、厚み計は、
静電容量を測るために、主電極４１と対向電極４２とか
ら構成される。金属板４３′上に形成された絶縁性被膜
４３は、主電極４１と対向電極４２との間に配置され
る。前記対向電極４２は、基台４４等の上に載置あるい
は取り付けられている。そして、基台４４に設けられた
摺動杆４５には、摺動自在に上下方向に動く支持杆４６
が取り付けられている。当該支持杆４６には、前記主電
極４１を絶縁された状態で保持している外部ホルダ４７
が固定されている。測定装置４８は、主電極４１および
対向電極４２に電圧を印加する図示されていない電源回
路、発振回路、静電容量を検出する検出回路、および厚
さを演算する演算回路から構成されている。

【０００５】このような厚み計において、たとえば絶縁
性被膜４３が形成されている金属板４３′は、主電極４
１と対向電極４２との間に挿入される。この場合の静電
容量は、絶縁性被膜４３が形成された金属板４３′を挿
入する前と比較し変化する。したがって、厚さの判って
いる上記絶縁性被膜４３の静電容量を予め計測してお
き、この静電容量を基にして、絶縁性被膜４３から検出
された静電容量値により、測定装置４８内の演算回路が
比較演算して当該絶縁性被膜４３の厚さを求める。

【０００６】また、近年、移動中の金属板上に形成され
た絶縁性被膜４３等の塗膜の厚さを測定する必要が出て
きた。図５は従来例における測定方法で、移動中の金属
板上に形成された絶縁性被膜の厚さを測定するための説
明図である。図５において、金属ローラ５２は、回転軸
５３によって回転される。また、金属ローラ５２は、そ
の表面に絶縁性被膜５４をコーティングしながら回転す
る。そして、回転中の金属ローラ５２上に形成された絶
縁性被膜５４の厚さは、静電容量電極５１と金属ローラ
５２とに電圧を印加して計測される静電容量によって決
まる。

【０００７】図６は従来例における測定方法で、金属板
上に形成された幅広の絶縁性被膜の厚さを測定するため
の説明図である。図６において、静電容量電極用支持部
材６１には、たとえば静電容量電極６２ないし６５がセ
ンサ部を下方に向けて面一に設置されている。金属板６
６の表面に形成されている絶縁性被膜６７の厚さは、絶
縁性被膜６７の各所で測定され、この値が、たとえば厚
みを制御するために制御装置に送られる。また、絶縁部
材のみの厚さは、絶縁部材が挿入された静電容量電極６
２と基台６８との間の静電容量を測定し、この値と予め
厚さの判っている絶縁部材を挿入した場合の静電容量値
とによって演算される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す距離測定装
置は、距離を測定するもので、金属盤３１上に形成され
た絶縁性被膜の厚さを測定することができない。また、
図４に示す静電容量計は、金属板４３′上に形成された
絶縁性被膜４３の厚みを金属板４３′の上下のぶれを生
じない限りにおいて測定することができる。しかし、絶
縁性被膜４３が金属板４３′上に形成されている場合
は、移動中に常に一定の高さにあるとは限らない。その
ため、金属板４３′上に形成されている絶縁性被膜４３
は、上下にぶれた状態で移動していると、基準静電容量
が変化してしまうため、正確な厚みが測定できないとい
う問題を有した。特に、図５に示すような金属ローラ５
２の表面に形成される絶縁性被膜５４は、金属ローラ５
２の回転軸５３が、たとえば図示矢印５５の方向に振動
した場合、静電容量電極５１によって計測された厚みに
上記と同様な理由によって誤差ができるという問題を有
する。

【０００９】さらに、金属板６６上に形成された絶縁性
被膜６７の厚みは、図６に示す複数の静電容量電極６２
ないし６５によって、幅方向の各所において正確に測定
することができる。しかし、金属板６６上に形成された
絶縁性被膜６７は、移動中に基台６８から上下にぶれた
状態になることがある。この場合、金属板６６と基台６
８との間の距離７１を測定して、この値から正確な絶縁
性被膜６７の厚みを補正することが困難である。したが
って、図６に示す測定装置は、距離７１を無視した距離
６９と測定された静電容量とから絶縁性被膜６７の厚さ
７０を演算している。

【００１０】また、図６に示す従来例における静電容量
によって、金属板６６上に形成された絶縁性被膜６７の
厚さを測定する場合、静電容量電極６２ないし６５と基
台６８との間隔は、時間、日月等の温度変化によって変
化する。したがって、このような厚み計は、正しい距離
を常に調整（０調整）することによって、高い精度の測
定を行なっていた。しかし、近年、さらに高い精度の測
定が要望されるようになり、一日における温度差による
誤差が問題になる。この場合は、一日に何回か製造ライ
ンを止めて０調整を行なう必要があり、生産性を低下さ
せるという問題を有した。

【００１１】さらに、絶縁部材のみの厚さは、その絶縁
部材が静電容量電極６２と基台６８との間において、上
下方向に移動したとしても、影響されずに正確に測定さ
れる。しかし、静電容量電極６２ないし６５の高さが変
化する場合があり、絶縁部材の厚さは、この高さを常に
考慮して演算を行なう必要がある。そのため、静電容量
電極６２と基台６８との距離を常に一定になるような０
調整が頻繁に行なわねばならないという問題を有してい
る。

【００１２】以上のような問題を解決するために、本発
明は、測定開始に行なう０調整の回数が少なく、金属板
がたとえ上下にぶれた状態でも正確な厚さが測定できる
金属板上に形成された絶縁性被膜の厚さを測定する装置
およびその測定方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、センサ部が上下方向に移動しても０調整
を行なう必要がない絶縁部材の厚さを測定する装置およ
びその測定方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

（第１発明）前記目的を達成するために、本発明におけ
る金属板上に形成された絶縁性被膜の厚さを測定する装
置は、静電容量電極（１２）と渦電流電極（１３）とを
一組としたセンサ部（１１）と、当該センサ部（１１）
における渦電流電極（１３）によって金属板（１５）の
表面とセンサ部（１１）との変位を測定し、金属板（１
５）の表面とセンサ部（１１）との補正距離を得る補正
値設定部と、前記センサ部（１１）における静電容量電
極（１２）によって金属板（１５）の表面とセンサ部
（１１）との間の静電容量を測定する静電容量検出部
と、当該静電容量検出部から得られた値を前記補正値設
定部から得られた補正値によって金属板（１５）上の絶
縁性被膜（１６）の厚さを演算する厚さ演算部とから構
成される。

【００１４】（第２発明）本発明における絶縁部材の厚
さを測定する装置は、静電容量電極（１２）と渦電流電
極（１３）とを一組としたセンサ部（１１）と、当該セ
ンサ部（１１）における渦電流電極（１３）によって金
属製基台（１４′）表面とセンサ部（１１）との変位を
測定し、金属製基台（１４′）表面とセンサ部（１１）
との距離を得る距離設定部と、前記センサ部（１１）に
おける静電容量電極（１２）によって金属製基台（１
４′）表面とセンサ部（１１）との間の静電容量を測定
する静電容量検出部と、当該静電容量検出部から得られ
た値を前記距離設定部から得られた値によって上記金属
製基台（１４′）とセンサ部（１１）間に存在する絶縁
部材の厚さを演算する厚さ演算部とから構成される。

【００１５】（第３発明）本発明における金属板上に形
成された絶縁性被膜の厚さを測定する方法は、渦電流計
によってセンサ部（１１）と被測定部分における金属板
（１５）の表面との変位、および静電容量計によってセ
ンサ部（１１）と金属板（１５）の表面との静電容量を
測定した後、渦電流計によって計測されたセンサ部（１
１）と金属板（１５）の表面との変位に基づいて前記静
電容量を補正することを特徴とする。

【００１６】（第４発明）本発明における絶縁部材の厚
さを測定する方法は、渦電流計によってセンサ部（１
１）と金属製基台（１４′）の表面との変位、および静
電容量計によってセンサ部（１１）と金属製基台（１
４′）表面との間の静電容量を測定した後、渦電流計に
よって計測されたセンサ部（１１）と金属製基台（１
４′）表面との変位に基づいて前記静電容量を補正する
ことを特徴とする。

【００１７】

【作 用】本発明は、高速で移動中の被測定物が上下
にぶれても金属板と電極との変位を正確に測定できる渦
電流計に着目して、この渦電流計と被測定物の厚みを測
定する静電容量計とを組み合わせたものである。すなわ
ち、金属板上に形成されている絶縁性被膜の厚さを測定
するに際し、補正値設定部は、金属板とセンサ部との変
位をセンサ部における渦電流電極によって測定する。そ
の後、静電容量検出部は、静電容量電極と金属板表面と
の間に、金属板上に形成された絶縁性被膜を介した場合
の静電容量を測定する。さらに、厚さ演算部は、補正値
設定部で得られた補正値を基にして静電容量検出部によ
って検出された静電容量を補正して、金属板上に形成さ
れた絶縁性被膜の厚さを演算する。以上のように、本発
明は、静電容量電極と渦電流電極とが一対になった測定
系によって、たとえば金属板が移動中に上下にぶれを生
じた状態でも、金属板上に形成された絶縁性被膜の厚さ
を正確に測定することができる。

【００１８】また、センサ部と金属製基台との間に挿入
された絶縁部材の厚さは、次のようにして測定される。
すなわち、センサ部における渦電流電極は、センサ部と
金属製基台との変位を測定する。次に、センサ部におけ
る静電容量電極は、前記絶縁部材が挿入された状態で、
センサ部と金属製基台との間の静電容量を測定する。そ
して、絶縁部材の厚さは、前記センサ部と金属製基台と
の変位を基にして、前記静電容量を補正することによっ
て得られる。本発明は、絶縁部材の測定に際し、センサ
部における渦電流電極によってセンサ部と金属製基台と
の変位を測定するため、センサ部が上下方向に移動して
も、絶縁部材の厚さを正確に測定することができる。ま
た、本発明は、センサ部と金属製基台との変位を測定し
ながら、静電容量を補正して正確な厚みを演算するた
め、センサ部と金属製基台との変位に対して０調整を行
なう必要がない。

【００１９】

【実 施 例】図１（イ）は本発明の一実施例で、移動
中の金属板上に形成された絶縁性被膜の厚さを測定する
ための原理説明図である。センサ部１１は、静電容量電
極１２と、渦電流電極１３とが一対になって構成され
る。また、静電容量電極１２および渦電流電極１３は、
たとえば絶縁性部材中に一体に埋め込まれたり、あるい
は周知の固着手段によって着脱自在に取り付けられる。
さらに、静電容量電極１２および渦電流電極１３は、取
り付け位置を変えられるように摺動できるようにするこ
ともできる。そして、静電容量電極１２と渦電流電極１
３との下面は、同一面になるように構成される。静電容
量電極１２と渦電流電極１３とは、その出力１７を介し
て図示されていない測定装置に接続されている。

【００２０】基台１４上では、絶縁性被膜１６が形成さ
れている金属板１５が移動する。絶縁性被膜１６が形成
されている金属板１５は、移動中に、たとえば図１で示
すように、変位ａだけ浮くことがある。しかし、測定装
置は、予め設定されている距離ａ＋ｂにおける静電容量
として絶縁性被膜１６の厚さを演算する。そのため、測
定装置が演算して得られた厚さと、実際の絶縁性被膜１
６の厚さとには、誤差が生じる。したがって、本実施例
は、まず、渦電流電極１３によって、センサ部１１の下
部と金属板１５の表面との変位ｃを測定する。図示され
ていない測定装置の補正値設定部は、上記変位ｃを基に
補正値を設定する。すなわち、渦電流電極１３の変位測
定によって、金属板１５とセンサ部１１との正しい変位
ｃが得られる。その後、図示されていない測定装置の静
電容量検出部によって、静電容量電極１２と金属板１５
との間の静電容量ｂが測定される。図示されていない測
定装置の厚さ演算部は、基準となる変位ｃにおける静電
容量ｂを基にした正確な絶縁性被膜１６の厚さｄを演算
する。

【００２１】図１（ロ）は本発明の他の実施例で、金属
製基台上における絶縁部材の厚さを測定するための原理
説明図である。図１（イ）と相違する所は、被測定物が
絶縁部材のみであること、および基台が金属製であるこ
とである。前記同様に、渦電流電極１３によって、金属
製基台１４′とセンサ部１１との変位ｃ′が測定され
る。次に、静電容量電極１２によって、静電容量電極１
２と金属製基台１４′との間に絶縁部材１６′が挿入さ
れた状態の静電容量が測定される。したがって、センサ
部１１と金属製基台１４′との距離が変動しても、渦電
流電極１３によって得られる正しい変位に基づいて静電
容量を補正することができるので、センサ部１１と金属
製基台１４′との間に挿入された絶縁部材１６′の正確
な厚さｄ′が測定される。

【００２２】図２は本発明の一実施例におけるセンサ部
を説明するための図である。図２において、静電容量電
極１２および渦電流電極１３は、そのホルダ２１および
２２が測定電極用支持部材２３によって支持されてい
る。そして、各電極１２および１３は、図示されていな
い金属変位検出部、静電容量検出部、および電源にケー
ブル２４を介して接続されている。静電容量電極１２お
よび渦電流電極１３は、測定電極用支持部材２３と一体
に構成することや、あるいはホルダ２１および２２の部
分において、高さ方向に摺動させて調整できるように構
成することもできる。

【００２３】上記のように静電容量電極と渦電流電極と
の一対からなるセンサ部を備えた測定装置は、金属板が
移動中に基台から上下にぶれた状態になっても、金属板
と静電容量電極との距離の変位を渦電流電極で測定し、
演算回路によって補正するため、金属板上に形成された
絶縁性被膜の厚さを正確に測定することができる。な
お、実際に本発明の測定装置を用いた測定結果は、次の
ようになった。測定条件 金属板上に形成された被測定
物を固定して静電容量電極および渦電流電極を上下に移
動する 被測定物 アクリル樹脂膜の厚さ ３００μｍ 電極と被測定物とのギャップ間距離 ４．２ｍｍ 被測定物の移動量（上下方向） ０．４ｍｍ 被測定物が形成されている金属板の厚さ １０ｍｍ 上記のように被測定物を上下方向に０．４ｍｍ移動させ
ながら被測定物の厚さを測定した結果、その誤差は、１
ないし５μｍ以内であった。

【００２４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、
特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することがな
ければ、種々の設計変更を行なうことが可能である。た
とえば、静電容量電極および渦電流電極の形状、あるい
はこれらを測定電極用支持部材に取り付ける手段等は、
各種変形することができる。また、静電容量電極および
渦電流電極を一対にしたものを複数設け、金属板の幅方
向に並べることによって、幅広な金属板上に形成された
絶縁性被膜の厚さを正確に測定できる。さらに、このよ
うにすることで、静電容量電極および渦電流電極を金属
板の幅方向に走査する必要がなくなる。さらに、本実施
例は、厚さの測定について説明したが、厚さ以外に重さ
等を含む物理量の測定もできる。すなわち、物理量の変
化と静電容量値とのテーブルを用意しておけば、当該物
理量は、静電容量から演算することができる。さらに、
センサ部の測定手段として、赤外線や放射線を使用する
ことができる。また、センサ部は、一組として、被測定
物の幅方向に移動させながら測定することもできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、移動中の金属板が基台
上で上下にぶれていても、静電容量による厚み計と渦電
流による距離計とを組み合わすことで、金属板上に形成
された絶縁性被膜の厚さを正確に測定することができ
る。また、本発明によれば、センサ部が上下方向に移動
したとしても、絶縁部材の厚さを測定する度に、センサ
部と金属製基台との距離を測定しながら、この値によっ
て静電容量を補正しているので、絶縁部材の厚さを正確
に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は本発明の一実施例で、移動中の金属板
上に形成された絶縁性被膜の厚さを測定するための原理
説明図である。（ロ）は本発明の他の実施例で、金属製
基台上における絶縁部材の厚さを測定するための原理説
明図である。

【図２】本発明の一実施例におけるセンサ部を説明する
ための図である。

【図３】渦電流を利用してセンサ部と金属盤との間の距
離を測定する原理を説明するための図である。

【図４】静電容量方式における厚み計の原理を説明する
ための図である。

【図５】従来例における測定方法で、移動中の金属板上
に形成された絶縁性被膜の厚さを測定するための説明図
である。

【図６】従来例における測定方法で、金属板上に形成さ
れた幅広の絶縁性被膜の厚さを測定するための説明図で
ある。

【符号の説明】

１１・・・センサ部 １２・・・静電容量電極 １３・・・渦電流電極 １４・・・基台 １４′・・・金属製基台 １５・・・金属板 １６・・・絶縁性被膜 １６′・・・絶縁部材 １７・・・出力 ２１、２２・・・ホルダ ２３・・・測定電極用支持部材 ２４・・・ケーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板上に形成された絶縁性被膜の厚さ
   を測定する装置において、 静電容量電極と渦電流電極とを一組としたセンサ部と、 当該センサ部における渦電流電極によって金属板の表面
   とセンサ部との変位を測定し、金属板の表面とセンサ部
   との補正距離を得る補正値設定部と、 前記センサ部における静電容量電極によって金属板の表
   面とセンサ部との間の静電容量を測定する静電容量検出
   部と、 当該静電容量検出部から得られた値を前記補正値設定部
   から得られた補正値によって上記金属板上の絶縁性被膜
   の厚さを演算する厚さ演算部と、 を備えたことを特徴とする金属板上に形成された絶縁性
   被膜の厚さを測定する装置。
2. 【請求項２】 絶縁部材の厚さを測定する装置におい
   て、 静電容量電極と渦電流電極とを一組としたセンサ部と、 当該センサ部における渦電流電極によって金属製基台表
   面とセンサ部との変位を測定し、金属製基台表面とセン
   サ部との距離を得る距離設定部と、 前記センサ部における静電容量電極によって金属製基台
   表面とセンサ部との間の静電容量を測定する静電容量検
   出部と、 当該静電容量検出部から得られた値を前記距離設定部か
   ら得られた値によって上記金属製基台とセンサ部間に存
   在する絶縁部材の厚さを演算する厚さ演算部と、 を備えたことを特徴とする絶縁部材の厚さを測定する装
   置。
3. 【請求項３】 金属板上に形成された絶縁性被膜の厚さ
   を測定する方法において、 渦電流計によってセンサ部と被測定部分における金属板
   の表面との変位、および静電容量計によってセンサ部と
   金属板の表面との静電容量を測定した後、渦電流計によ
   って計測されたセンサ部と金属板の表面との変位に基づ
   いて前記静電容量を補正することを特徴とする金属板上
   に形成された絶縁性被膜の厚さを測定する方法。
4. 【請求項４】 絶縁部材の厚さを測定する方法におい
   て、 渦電流計によってセンサ部と金属製基台の表面との変
   位、および静電容量計によってセンサ部と金属製基台表
   面との間の静電容量を測定した後、渦電流計によるセン
   サ部と金属製基台表面との変位によって、前記静電容量
   を補正することを特徴とする絶縁部材の厚さを測定する
   方法。