特許 6022895 超音波計測方法及び超音波計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6022895

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】超音波計測方法及び超音波計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 17/02 20060101AFI20161027BHJP

【ＦＩ】

   G01B17/02 Z

【請求項の数】4

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2012-237377(P2012-237377)

(22)【出願日】2012年10月29日

(65)【公開番号】特開2014-85326(P2014-85326A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000243881

【氏名又は名称】名古屋電機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 清市

(72)【発明者】

【氏名】河木 博行

(72)【発明者】

【氏名】黒木 紳矢

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 繁

(72)【発明者】

【氏名】牧原 孝博

(72)【発明者】

【氏名】内田 和宏

(72)【発明者】

【氏名】武井 秀樹

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０７２３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３１３０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４４０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８３２２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １７／００ − ２１／３２

Ｇ０１Ｂ ７／００ − ７／３４

Ｇ０１Ｂ １１／００ − １１／３０

Ｇ０１Ｎ ２９／００ − ２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１超音波センサと第２超音波センサとからなる超音波センサ組を備え、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は前記基材の厚み方向の両面に対し、その一方側に前記第１超音波センサを、その他方側に前記第２超音波センサを、それぞれ空気層を介し向い合せて配置し、前記第１超音波センサと前記第２超音波センサとの間で超音波を伝播させることにより、前記ワーク又は前記基材の厚みを計測する超音波計測方法であって、
前記超音波センサ組として、前記ワーク又は前記基材の厚みを実測するための実測用超音波センサ組と、前記実測用超音波センサ組とは別に設けられ、前記実測用超音波センサ組による実測値を校正するための校正用超音波センサ組と、前記ワーク又は前記基材の近傍に配置され、前記校正用超音波センサ組により厚みが計測される所定の基準材とを備える超音波計測方法において、
前記校正用超音波センサ組を移動させて、前記基準材の厚みと前記ワーク又は前記基材のある箇所の厚みを前記校正用超音波センサ組により校正用として周期的に交互又は順次に計測し、
その後、前記ワーク又は前記基材の走行に伴い、前記校正用超音波センサ組により直前に計測された前記ワーク又は前記基材の前記ある箇所の厚みを前記実測用超音波センサ組により実測し、
前記ワーク又は前記基材の前記校正用の計測値と前記基準材の校正用の計測値との比に、前記基準材の既知の厚みを乗算することにより、前記ワーク又は前記基材の校正用の厚みを求め、
前記ワーク又は前記基材の前記実測値と前記ワーク又は前記基材の前記校正用の計測値との比に、前記ワーク又は前記基材の前記校正用の厚みを乗算することにより、前記ワーク又は前記基材の前記ある箇所の最終的な厚みを求める
ことを特徴とする超音波計測方法。

【請求項2】

前記基材に前記塗材を塗工する過程で、前記基材の前記ある箇所の最終的な厚みと、前記ワークの前記ある箇所の最終的な厚みを別々に求めておき、前記ワークの前記最終的な厚みから前記基材の前記最終的な厚みを減算することにより、前記ワークの前記ある箇所における前記塗材の厚みを求めることを特徴とする請求項１に記載の超音波計測方法。

【請求項3】

第１超音波センサと第２超音波センサとからなる超音波センサ組を備え、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は前記基材の厚み方向の両面に対し、その一方側に前記第１超音波センサを、その他方側に前記第２超音波センサを、それぞれ空気層を介し向い合せて配置し、前記第１超音波センサと前記第２超音波センサとの間で超音波を伝播させることにより、前記ワーク又は前記基材の厚みを計測する超音波計測装置において、
前記超音波センサ組として設けられ、前記ワーク又は前記基材の厚みを実測するために定位置に固定され、前記第１超音波センサと前記第２超音波センサとからなる少なくとも１組の実測用超音波センサ組と、
前記超音波センサ組として前記実測用超音波センサ組とは別に設けられ、前記実測用超音波センサ組による実測値を校正するために前記第１超音波センサと前記第２超音波センサとからなる校正用超音波センサ組と、
前記ワーク又は前記基材の近傍に配置され、前記校正用超音波センサ組により厚みが計測される所定の基準材と、
前記校正用超音波センサ組を前記基準材と前記ワーク又は前記基材との間で移動させるための移動手段と、
前記校正用超音波センサ組を前記移動手段により移動させて前記基準材の厚みと前記ワーク又は前記基材の前記ある箇所の厚みを前記校正用超音波センサ組により校正用として周期的に交互又は順次に計測し、その後、前記ワーク又は前記基材の走行に伴い、前記校正用超音波センサ組により直前に計測された前記ワーク又は前記基材の前記ある箇所の厚みを前記実測用超音波センサ組により実測し、前記校正用超音波センサ組により交互又は順次に計測された校正用の計測値を用いて前記実測用超音波センサ組による前記実測値を補正することにより、前記ワーク又は前記基材の前記ある箇所の最終的な厚みを演算する計測制御手段と
を備え、前記計測制御手段は、前記ワーク又は前記基材の校正用の計測値と前記基準材の校正用の計測値との比に、前記基準材の既知の厚みを乗算することにより、前記ワーク又は前記基材の校正用の厚みを演算し、前記ワーク又は前記基材の実測値と前記ワーク又は前記基材の校正用の計測値との比に、前記ワーク又は前記基材の前記校正用の厚みを乗算することにより、前記ワーク又は前記基材の前記ある箇所の最終的な厚みを演算することを特徴とする超音波計測装置。

【請求項4】

前記基材に前記塗材を塗工する過程で、前記計測制御手段は、前記ワークの前記ある箇所の最終的な厚みから、別途に求められた前記基材の前記ある箇所の最終的な厚みを減算することにより、前記ワークの前記ある箇所における前記塗材の厚みを演算することを特徴とする請求項３に記載の超音波計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えば、電池に使用される電極の製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は基材の目付け量（厚み）を、超音波によりインラインで計測する超音波計測方法及び超音波計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、電池に使用される電極の製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の金属箔上に電極ペーストを塗工することにより電極を製造することが行われている。この電極の品質は、電池製品の性能に大きく影響する。そのため、電極の品質管理上、電極ペーストの塗工後に、金属箔に塗工された電極ペーストの目付け量（厚み）や目付けプロファイルについて、品質検査を行うことが重要になる。このような品質検査として、電極製造ラインのインライン上にて、走行中のワークに対し広範に満遍なく実施する場合がある。

【0003】

そこで、出願人は、例えば、下記の特許文献１に開示されるような超音波計測装置を用いて、電極製造ラインのインライン上における電極ペーストの目付け量や目付けプロファイルの全数検査について検討した。図１４に、特許文献１に開示された超音波計測装置を説明図により示す。図１４に示すように、この装置は、一組をなす超音波送信手段１０１及び超音波受信手段１０２が計測対象物１０３の上方に配置され、超音波送信手段１０１から送信された超音波を計測対象物１０３に当てて計測対象物１０３からの反射波を超音波受信手段１０２で受信するようになっている。

【0004】

この装置では、伝播時間計測手段１０４が、超音波送信手段１０１から送信する超音波と超音波受信手段１０２で受信する反射波とに基づき、計測対象物１０３を伝播する超音波の伝播時間を測定する。また、二つの温度測定手段１０５，１０６は、計測対象物１０３を構成する固相１０３ｂ、液相１０３ａの各温度を測定する。そして、速度校正手段１０７は、温度測定手段１０５，１０６により測定された固相１０３ｂ、液相１０３ａそれぞれの測定温度に基づき、伝播する超音波の伝播速度を校正する。伝播経路長測定手段１０８は、伝播時間計測手段１０４により得られた超音波の伝播時間と、速度校正手段１０７による伝播速度の校正値とに基づいて、計測対象物１０３の目付け量（厚み）のほか、固相１０３ｂと液相１０３ａとが積層された計測対象物１０３の相変化の位置を計測するようになっている。

【0005】

ここで、通常、計測器具につき、その計測値の偏りを基準値により補正するために、キャリブレーション（校正：一般に、計測器具の調整を伴わない場合を「校正」といい、計測器具の調整を伴う場合の「較正」と区別される。）が行われる。この校正について、特許文献１には、何も記載されていない。しかしながら、特許文献１の超音波計測装置においても、超音波送信手段１０１及び超音波受信手段１０２として使われる超音波センサについて、校正が行われていると考えられる。校正は、例えば、厚みが既知の基準材の厚みを校正用の超音波センサにより計測することにより行われる。詳しくは、その校正用の計測値に基づき、実測用の超音波センサにより実測されたワークの実測値を補正することができる。校正は、超音波センサの計測誤差をより少なくするために、通常は、例えば、計測対象物の厚みや距離等を超音波センサにより計測する前後、あるいは、その計測を中断したとき等、超音波による計測を実施していないときに行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−１０２１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、特許文献１に記載の超音波計測装置では、以下のようなことが考えられた。すなわち、この装置では、超音波送信手段１０１から計測対象物１０３へ向けて送信した超音波や、計測対象物１０３で反射して超音波受信手段１０２で受信された超音波が、計測対象物１０３以外の媒質である空気層を伝播する。そのため、空気層の温度が管理されていないと、音に関する抵抗値（音響インピーダンス）が空気層の温度変化によって変化してしまう。空気層により音響インピーダンスが変化すると、空気層を伝播する超音波の波長が変化してしまい、超音波の伝播速度を速度校正手段１０７で校正しただけでは、結果的に計測対象物１０３の厚みを正確に計測することができなくなるおそれがある。

【0008】

また、超音波センサの校正が超音波による実測時にリアルタイムに実施されていないと、超音波センサの周囲の雰囲気温度が、校正の実施時と超音波による実測時で大きく異なる場合がある。この場合、例えば、超音波を受信する受信側超音波センサの受信信号強度等が、雰囲気温度の違いによって変化するおそれがある。

【0009】

その一例として、図１５に、受信側超音波センサにつき、その受信信号強度と雰囲気温度との関係をグラフにより示す。この計測は、同じ周波数帯の受信側超音波センサをサンプル数２とし、図１５では、それぞれセンサＡ、センサＢとした。図１５に示すように、センサＡ，Ｂとも、例えば、雰囲気温度が２０（℃）近傍のとき、受信信号強度は約８２５（ｍＶ）であったものが、雰囲気温度が２３（℃）を超えると、受信信号強度は７８０（ｍＶ）を下回り、３（℃）分の温度上昇変化で受信信号強度が実に５（％）以上低下することがわかる。

【0010】

また、超音波センサは、センサの特性上、超音波を送信又は受信しているときの時間経過に伴って自己発熱する。図１６に、受信側超音波センサにつき、一例として、自己発熱と受信信号強度との関係をグラフにより示す。図１６に示すように、受信側超音波センサでは、その作動開始時（ｔ＝０（ｍｉｎ））に、例えば、センサの温度が約２８.５（℃）であったものが、作動開始後の所定時間経過時（ｔ＝１２０（ｍｉｎ））には、センサ自体の発熱により、約３０.７（℃）まで上昇した。その一方で、作動開始後２時間が経過する間に、受信信号強度は、約７６２００（ｍＶ）から約７２３００（ｍＶ）までと約５（％）も低下することがわかる。

【0011】

このように、同じ受信側超音波センサについて、その雰囲気温度が、校正の実施時と超音波による実測時とで異なる場合のほか、超音波センサの自己発熱によっても超音波の受信信号強度が変化してしまい、受信側超音波センサにより受信する超音波の波長の大きさが変化してしまう。ここで、超音波による計測は、受信側超音波センサにより受信する超音波の波長の大きさに基づき演算処理される。そのため、たとえ校正を適切に行ったとしても、校正が超音波による実測時に合わせてリアルタイムに実施されていなければ、同じ超音波センサを使用しても、その雰囲気温度の違いや自己発熱に起因して、受信する超音波の波長の大きさが異なり、超音波計測を精度良く行うことができなくなるおそれがある。

【0012】

一方、校正の実施と、超音波による対象物の実測を別々の超音波センサを使用して行う場合には、それら超音波センサの特性を合わせる必要がある。そのために、多くの超音波センサの中から特性が共通する超音波センサを選択しなければならない。しかしながら、特性が共通する超音波センサを、多くのセンサ製品の中から選択する作業は、労力と時間を必要とし、容易なものではなかった。

【0013】

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は基材の厚みを、インライン上で高精度に超音波計測すると共に、超音波計測の実施を容易なものにすることを可能とした超音波計測方法及び超音波計測装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１超音波センサと第２超音波センサとからなる超音波センサ組を備え、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は基材の厚み方向の両面に対し、その一方側に第１超音波センサを、その他方側に第２超音波センサを、それぞれ空気層を介し向い合せて配置し、第１超音波センサと第２超音波センサとの間で超音波を伝播させることにより、ワーク又は基材の厚みを計測する超音波計測方法であって、超音波センサ組として、ワーク又は基材の厚みを実測するための実測用超音波センサ組と、実測用超音波センサ組とは別に設けられ、実測用超音波センサ組による実測値を校正するための校正用超音波センサ組と、ワーク又は基材の近傍に配置され、校正用超音波センサ組により厚みが計測される所定の基準材とを備える超音波計測方法において、校正用超音波センサ組を移動させて、基準材の厚みとワーク又は基材のある箇所の厚みを校正用超音波センサ組により校正用として周期的に交互又は順次に計測し、その後、ワーク又は基材の走行に伴い、校正用超音波センサ組により直前に計測されたワーク又は基材のある箇所の厚みを実測用超音波センサ組により実測し、ワーク又は基材の校正用の計測値と基準材の校正用の計測値との比に、基準材の既知の厚みを乗算することにより、ワーク又は基材の校正用の厚みを求め、ワーク又は基材の実測値とワーク又は基材の校正用の計測値との比に、ワーク又は基材の校正用の厚みを乗算することにより、ワーク又は基材のある箇所の最終的な厚みを求めることを趣旨とする。

【0015】

上記発明の構成によれば、校正用超音波センサ組を移動させて、ワーク又は基材の近傍に配置された所定の基準材の厚みとワーク又は基材のある箇所の厚みを校正用超音波センサ組により校正用として周期的に交互又は順次に計測する。これにより、同じ校正用超音波センサ組を使用して、基準材の厚みの校正用の計測値と、ワーク又は基材の厚みの校正用の計測値とが、交互又は順次に得られる。これら校正用の計測値は、基準材とワーク又は基材とが近傍に配置されることから、校正用超音波センサ組による計測に影響のある雰囲気温度などの環境条件が共通する中で得られる。また、同一の校正用超音波センサ組により基準材とワーク又は基材とが計測されるので、それら校正用の計測値から、校正用超音波センサ組の特性の違いが除かれる。従って、例えば、基準材の厚みが既知であれば、基準材の校正用の計測値とワーク又は基材の校正用の計測値との比に、基準材の既知の厚みを乗算することにより、ワーク又は基材の校正用の厚みを求めることができる。その後、ワーク又は基材の走行に伴い、校正用超音波センサ組により直前に計測されたワーク又は基材のある箇所の厚みを実測用超音波センサ組により実測する。そして、校正用超音波センサ組により交互又は順次に計測された校正用の計測値を用いて実測用超音波センサ組による実測値を補正することにより、ワーク又は基材のある箇所の最終的な厚みが求められる。従って、例えば、ワーク又は基材の校正用の計測値とワーク又は基材の実測値との比に、ワーク又は基材の校正用の厚みを乗算することにより、ワーク又は基材のある箇所の最終的な厚みを求めることができる。ここでは、校正用超音波センサ組の特性と実測用超音波センサ組の特性が同一でなくても、それらの特性を合わせる必要がない。

【0018】

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、基材に塗材を塗工する過程で、基材のある箇所の最終的な厚みと、ワークのある箇所の最終的な厚みを別々に求めておき、ワークの最終的な厚みから基材の最終的な厚みを減算することにより、ワークのある箇所における塗材の厚みを求めることを趣旨とする。

【0019】

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、実測用超音波センサ組による実測値を校正しながら、ワークのある箇所における塗材の厚みが求められる。

【0020】

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、第１超音波センサと第２超音波センサとからなる超音波センサ組を備え、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は基材の厚み方向の両面に対し、その一方側に第１超音波センサを、その他方側に第２超音波センサを、それぞれ空気層を介し向い合せて配置し、第１超音波センサと第２超音波センサとの間で超音波を伝播させることにより、ワーク又は基材の厚みを計測する超音波計測装置において、超音波センサ組として設けられ、ワーク又は基材の厚みを実測するために定位置に固定され、第１超音波センサと第２超音波センサとからなる少なくとも１組の実測用超音波センサ組と、超音波センサ組として実測用超音波センサ組とは別に設けられ、実測用超音波センサ組による実測値を校正するために第１超音波センサと第２超音波センサとからなる校正用超音波センサ組と、ワーク又は基材の近傍に配置され、校正用超音波センサ組により厚みが計測される所定の基準材と、上記校正用超音波センサ組を基準材とワーク又は基材との間で移動させるための移動手段と、校正用超音波センサ組を移動手段により移動させて基準材の厚みとワーク又は基材のある箇所の厚みを校正用超音波センサ組により校正用として周期的に交互又は順次に計測し、その後、ワーク又は基材の走行に伴い、校正用超音波センサ組により直前に計測されたワーク又は基材のある箇所の厚みを実測用超音波センサ組により実測し、校正用超音波センサ組により交互又は順次に計測された校正用の計測値を用いて実測用超音波センサ組による実測値を補正することにより、ワーク又は基材のある箇所の最終的な厚みを演算する計測制御手段とを備え、計測制御手段は、ワーク又は基材の校正用の計測値と基準材の校正用の計測値との比に、基準材の既知の厚みを乗算することにより、ワーク又は基材の校正用の厚みを演算し、ワーク又は基材の実測値とワーク又は基材の校正用の計測値との比に、ワーク又は基材の校正用の厚みを乗算することにより、ワーク又は基材のある箇所の最終的な厚みを演算することを趣旨とする。

【0021】

上記発明の構成によれば、校正用超音波センサ組、実測用超音波センサ組、移動手段及び計測制御手段を使用して請求項１に記載の超音波計測方法を実施することができる。

【0024】

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、基材に塗材を塗工する過程で、計測制御手段は、ワークのある箇所の最終的な厚みから、別途に求められた基材のある箇所の最終的な厚みを減算することにより、ワークのある箇所における塗材の厚みを演算することを趣旨とする。

【0025】

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、請求項２に記載の超音波計測方法を実施することができる。

【発明の効果】

【0026】

請求項１に記載の発明によれば、製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は基材の厚みを、インライン上で高精度に超音波計測することができると共に、超音波計測の実施を容易なものにすることができる。

【0027】

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ワークのある箇所における塗材の厚みを精度よく求めることができる。

【0028】

請求項３に記載の発明によれば、製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は基材の厚みを、インライン上で高精度に超音波計測することができると共に、超音波計測の実施を容易なものにすることができる。

【0029】

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、ワークのある箇所における塗材の厚みを精度よく求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】一実施形態に係り、電極製造ラインを示す概略構成図。

【図2】一実施形態に係り、後段厚み計測部の概略構成を示す平面図。

【図3】一実施形態に係り、後段厚み計測部の概略構成を示す側面図。

【図4】一実施形態に係り、電極製造ラインで製造される電極をその幅方向に切断して示す断面図。

【図5】一実施形態に係り、ワークの幅方向における第１及び第２の実測用超音波センサ組の配置を示す概略構成図。

【図6】一実施形態に係り、ワークの幅方向における校正用超音波センサ組の配置を示す概略構成図。

【図7】一実施形態に係り、第３超音波計測装置の電気的構成を示すブロック図。

【図8】一実施形態に係り、校正用超音波センサ組を使用して実行される計測制御プログラムの内容を示すフローチャート。

【図9】一実施形態に係り、第１及び第２の実測用超音波センサ組を使用して実行される計測制御プログラムの内容を示すフローチャート。

【図10】一実施形態に係り、（ａ）〜（ｃ）は、後段厚み計測部における校正用超音波センサ組の位置変化を示す平面図。

【図11】一実施形態に係り、金属箔のＡ面及びＢ面に塗工された電極ペーストそれぞれの厚みを演算するための演算プログラムの内容を示すフローチャート。

【図12】一実施形態に係り、従前の超音波計測装置の概略構成を示す平面図。

【図13】一実施形態に係り、図１２に示す装置の一部機構の動きのみを示す平面図。

【図14】従来例に係り、超音波計測装置を示す説明図。

【図15】従来例に係り、受信側超音波センサにつき、その受信信号強度と雰囲気温度との関係を示すグラフ。

【図16】従来例に係り、受信側超音波センサにつき、自己発熱と受信信号強度との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の超音波計測方法及び超音波計測装置を、電池に使用される電極の製造ラインにおける超音波計測に具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

【0032】

図４に、この実施形態における電極製造ラインで製造される電極１をその幅方向Ｙ（図４の左右方向）に切断して断面図により示す。図４に示すように、この電極１は、帯状の基材としての金属箔２と、その金属箔２の一方の面（Ａ面）２ａ及び他方の面（Ｂ面）２ｂのそれぞれに塗工された塗材としての電極ペースト３Ａ，３Ｂとを含む。この電極１は、後述するように金属箔２のＡ面２ａ及びＢ面２ｂに電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工し、それらを乾燥することにより製造される。この実施形態の超音波計測方法及び超音波計測装置は、電極製造ラインにおいて電極製品の品質検査のために使用される。すなわち、この超音波計測方法及び超音波計測装置は、電極１の製造過程において、電極ペースト３Ａ，３Ｂが塗工される前の金属箔２、金属箔２の片面（Ａ面）２ａに電極ペースト３Ａが塗工された中間製造物（ワーク）、金属箔２の両面（Ａ面及びＢ面）２ａ，２ｂに電極ペースト３Ａ，３Ｂが塗工された最終製造物（ワーク）それぞれの目付け量（厚み）を計測するために使用される。

【0033】

この実施形態の電極１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の電源となる二次電池に使用される。ここで、金属箔２の材料として、例えば、Ａｌ，Ｃｕ等が使用される。金属箔２の厚みは、例えば「２０（μｍ）」程度である。図４に示すように、金属箔２に塗工される電極ペースト３Ａ，３Ｂの厚みＴｐＡ，ＴｐＢは、例えば「４０〜５０（μｍ）」程度となる。電極１は、その幅方向Ｙの両側縁に、電極ペースト３Ａ，３Ｂが塗工されない未塗工部４を含む。

【0034】

図１に、電極製造ラインを概略構成図により示す。図１に示すように、電極製造ラインは、複数の工程部１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０を含む。各工程部１１〜２０は、ボックス２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｉ，２１Ｊによりそれぞれ覆われて構成される。各ボックス２１Ａ〜２１Ｊは、帯状の金属箔２から電極１が製造されるまでの間で、金属箔２とワーク６が連続的に走行しながら貫通できるように構成される。電極製造ラインは、その上流部から下流部へ順に配置された、金属箔繰り出し部１１、前段厚み計測部１２、Ａ面塗工部１３、Ａ面乾燥部１４、中段厚み計測部１５、ワーク反転部１６、Ｂ面塗工部１７、Ｂ面乾燥部１８、後段厚み計測部１９及び電極巻き取り部２０を含む。

【0035】

金属箔繰り出し部１１は、帯状の金属箔２を巻き貯めた金属箔ロール２２を含み、その金属箔ロール２２から帯状の金属箔２が一方向へ繰り出されるようになっている。

【0036】

前段厚み計測部１２は、第１超音波計測装置２３を含み、金属箔繰り出し部１１から繰り出された金属箔２の厚みを、その第１超音波計測装置２３により計測するようになっている。

【0037】

Ａ面塗工部１３は、電極ペースト３Ａを噴射する第１ノズル２４を含み、前段厚み計測部１２を通過した金属箔２のＡ面２ａ上に、第１ノズル２４から電極ペースト３Ａを連続的に吹き付けて塗工するようになっている。

【0038】

Ａ面乾燥部１４は、電気ヒータよりなる第１ワークヒータ２５を含み、Ａ面塗工部１３にて塗工された電極ペースト３Ａを第１ワークヒータ２５により連続的に加熱して乾燥させるようになっている。

【0039】

中段厚み計測部１５は、第２超音波計測装置２６を含み、Ａ面乾燥部１４で乾燥させたワーク６の厚み（金属箔２と電極ペースト３Ａとの厚み）を、その第２超音波計測装置２６により計測するようになっている。

【0040】

ワーク反転部１６は、一対をなす反転ローラ２７，２８を含み、金属箔２のＡ面２ａとＢ面２ｂの天地を反転ローラ２７，２８により反転させ、Ｂ面２ｂを上に向けて繰り出すようになっている。

【0041】

Ｂ面塗工部１７は、電極ペースト３Ｂを噴射する第２ノズル２９を含み、ワーク反転部１６から繰り出されたワーク６の金属箔２のＢ面２ｂ上に、第２ノズル２９から電極ペースト３Ｂを連続的に吹き付けて塗工するようになっている。

【0042】

Ｂ面乾燥部１８は、電気ヒータよりなる第２ワークヒータ３０を含み、Ｂ面塗工部１７にて塗工された電極ペースト３Ｂを第２ワークヒータ３０により連続的に加熱して乾燥させるようになっている。

【0043】

後段厚み計測部１９は、第３超音波計測装置３１を含み、Ｂ面乾燥部１８で乾燥させたワーク６の厚み（金属箔２と電極ペースト３Ａ，３Ｂとの厚み）を、その第３超音波計測装置３１により計測するようになっている。

【0044】

電極巻き取り部２０は、電極ロール３２を含み、後段計測部１９を通過したワーク６を製品である電極１としてその電極ロール３２に巻き取るようになっている。

【0045】

上記したように、この実施形態の電極製造ラインでは、その上流部から下流部にかけて、金属箔２のＡ面２ａとＢ面２ｂに電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工して乾燥させ、その過程で、金属箔２の厚み、金属箔２とそのＡ面２ａに塗工された電極ペースト３Ａとの厚み、金属箔２とそのＡ面２ａ及びＢ面２ｂに塗工された電極ペースト３Ａ，３Ｂとの厚みを、それぞれ前段厚み計測部１２、中段厚み計測部１５及び後段厚み計測部１９にて順次計測するようになっている。

【0046】

次に、各厚み計測部１２，１５，１９について説明する。ここで、各厚み計測部１２，１５，１９は、基本的にそれぞれ同じ構成を備えることから、以下には、後段厚み計測部１９を代表的に説明する。図２に、後段厚み計測部１９の概略構成を平面図により示す。図３に、後段厚み計測部１９の概略構成を側面図により示す。

【0047】

図２，３に示すように、後段厚み計測部１９のボックス２１Ｉは、第１室３５と第２室３６に分かれる。ボックス２１Ｉの前後及び各室３５，３６の中には、ワーク６にテンションを与えながらワーク６を一方向へ送るための複数の送りローラ３７，３８，３９，４０が設けられる。ボックス２１Ｉの前壁２１ａ、後壁２１ｂ及び仕切壁２１ｃには、それぞれ帯状のワーク６の通過を許容する通し口２１ｄ，２１ｅ，２１ｆが形成される。

【0048】

ボックス２１Ｉの第１室３５には、第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａと第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂとからなる超音波センサ組として、第１実測用超音波センサ組４１と第２実測用超音波センサ組４２が設けられる。これら実測用超音波センサ組４１，４２は、金属箔２のＡ面２ａ及びＢ面２ｂに電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工したワーク６の厚みを実測するために、それぞれ定まった位置に固定される。この実施形態で、各実測用超音波センサ組４１，４２の第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａは、超音波を受信するセンサとして構成され、受信信号を増幅するためのアンプ４４を備える。一方、第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂは、超音波を送信するセンサとして構成される。

【0049】

図５に、ワーク６の幅方向Ｙにおける第１及び第２の実測用超音波センサ組４１，４２の配置を概略構成図により示す。図２，３，５に示すように、各実測用超音波センサ組４１，４２は、ワーク６の幅方向Ｙに沿って並び、かつ、ワーク６の中央と各側縁から同じ距離だけ離れて配置される。つまり、ワーク６を幅方向Ｙの中央で二つに切断した場合に、その二分されたワークの中央に対応するように各実測用超音波センサ組４１，４２が配置される。各実測用超音波センサ組４１，４２を構成する第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａと第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂは、ワーク６の厚み方向Ｚの両面側にて、その一方側に第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａが、その他方側に第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂがそれぞれ空気層を介し向い合せて配置される。そして、ワーク６を間に挟んで、第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａと第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂとの間で超音波を伝播させることにより、ワーク６の目付け量（厚み）を計測するようになっている。２つの第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａは、ボックス２１Ｉに固定された上側の支持フレーム４５Ａに固定され、同じく、２つの第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂは、ボックス２１Ｉに固定された下側の支持フレーム４５Ｂに固定される。

【0050】

ワーク６の走行方向Ｘにおいて、第１室３５よりも上流側に位置する第２室３６には、各実測用超音波センサ組４１，４２とは別に、第１超音波センサ４３Ａと第２超音波センサ４３Ｂとからなる校正用超音波センサ組４３が設けられる。この校正用超音波センサ組４３は、各実測用超音波センサ組４１，４２の実測値を校正するために設けられる。

【0051】

図６に、ワーク６の幅方向Ｙにおける校正用超音波センサ組４３の配置を概略構成図により示す。図２，３，６に示すように、ワーク６の幅方向Ｙの一側方には、ワーク６と同一の平面上に、所定のシート状の基準材７が配置される。校正用超音波センサ組４３を構成する第１超音波センサ４３Ａと第２超音波センサ４３Ｂは、基準材７及びワーク６の厚み方向Ｚの両面側にて、その一方側に第１超音波センサ４３Ａが、その他方側に第２超音波センサ４３Ｂがそれぞれ空気層を介し向い合せて配置される。この校正用超音波センサ組４３を、基準材７とワーク６との間でワーク６の幅方向Ｙへ移動させるために、移動手段としての移動機構４６が設けられる。この移動機構４６は、ワーク６の厚み方向Ｚの一方側及び他方側に固定された一対の案内レール４６Ａ，４６Ｂを備える。校正用超音波センサ組４３を構成する第１超音波センサ４３Ａと第２超音波センサ４３Ｂは、それぞれ各案内レール４６Ａ，４６Ｂにブラケット４７を介して支持される。各ブラケット４７は、駆動源（図示略）により案内レール４６Ａ，４６Ｂに沿って移動できるように構成される。校正用超音波センサ組４３は、図６に実線で示すように基準材７を挟んで向い合せとなる初期位置Ｐ０と、図６に２点鎖線で示すようにワーク６を挟んで向い合わせとなる第１計測位置Ｐ１及び第２計測位置Ｐ２とへ順次移動可能になっている。

【0052】

この実施形態で、基準材７は、ボックス２１Ｉに固定された固定枠４８に支持される。固定枠４８は、上下の挟み板４８Ａ，４８Ｂを含み、基準材７はこれら挟み板４８Ａ，４８Ｂに挟まれて水平に支持される。挟み板４８Ａ，４８Ｂの中央には、超音波を基準材７に当てるために基準材７を露出させる通し孔４８ａが形成される。基準材７は、例えば、ＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート製フィルム）や、その他の高分子フィルム等、経時的に酸化せず、重量変化のない材質により、ワーク６と同程度の厚みや密度を有する材料で形成される。この基準材７の厚みは、予めスケール等を使用して直接計測されて既知となっている。

【0053】

この実施形態で、各超音波センサ組４１〜４３を構成する第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ及び第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂとして、例えば、車両用バックソナー等の障害物センサに使われる汎用性の高い超音波センサが使われる。これらのセンサでは、例えば「４０ｋＨｚ」程度の超音波が使われる。

【0054】

上記したように第１及び第２の実測用超音波センサ組４１，４２、校正用超音波センサ組４３及び移動機構４６により、後段厚み計測部１９における第３超音波計測装置３１が構成される。

【0055】

図７に、第３超音波計測装置３１の電気的構成をブロック図により示す。図７に示すように、この第３超音波計測装置３１は、コントローラ５１と、各超音波センサ組４１，４２，４３を構成する第１超音波センサ４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ及び第２超音波センサ４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂと、それら超音波センサ４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂへそれぞれ超音波を発信する第１発振器５２、第２発振器５３、第３発振器５４、第４発振器５５、第５発振器５６及び第６発振器５７とを備える。各発振器５２〜５７は、コントローラ５１に接続される。この他、コントローラ５１には、移動機構４６、キーボード５８及びモニタ５９が接続される。コントローラ５１は、中央処理装置（ＣＰＵ）や各種メモリ、入出力ポート等を含んで構成される。コントローラ５１は、基準材７やワーク６の厚みを計測するために、所定の制御プログラムに基づいて各発振器５２〜５７及び移動機構４６を制御するようになっている。また、この第３超音波計測装置３１で、コントローラ５１は、各超音波センサ組４１〜４３の計測値に基づいて、金属箔２と金属箔２のＡ面２ａ及びＢ面２ｂに塗工された両電極ペースト３Ａ，３Ｂとの厚み実測し、補正演算するようになっている。これに対し、他の第１超音波計測装置２３では、金属箔２の厚みを実測し、補正演算するようになっている。第２超音波計測装置２６では、金属箔２と金属箔２のＡ面２ａに塗工された電極ペースト３Ａとの厚みを実測し、補正演算するようになっている。また、この第３超音波計測装置３１のコントローラ５１は、上記のように第１〜第３の超音波計測装置２３，２６，３１により補正演算された各種厚みに基づき、金属箔２のＡ面２ａに塗工された電極ペースト３Ａの厚み、金属箔２のＢ面２ｂに塗工された電極ペースト３Ｂの厚みをそれぞれ演算するようになっている。

【0056】

各発振器５２〜５７は、電圧を印加することで各超音波センサ４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを超音波振動させる発振回路と、同センサ４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂで受信した超音波振動を電圧信号に変換する変換回路とを含む。コントローラ５１は、各発振器５２〜５７を介して各超音波センサ４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂに対し、超音波の送受信を制御する。

【0057】

この実施形態で、コントローラ５１は、校正用超音波センサ組４３により計測した基準材７の計測値、校正用超音波センサ組４３により第１計測位置Ｐ１及び第２計測位置Ｐ２にて計測したワーク６の計測値に基づき、ある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）におけるワーク６の校正用の厚みを演算する。また、コントローラ５１は、第１及び第２の実測用超音波センサ組４１，４２により第１抽出箇所及び第２抽出箇所にて実測したワーク６の厚みを、校正用の厚みに基づいて補正演算することにより、第１抽出箇所及び第２抽出箇所における最終的なワーク６の厚みを演算するようになっている。

【0058】

ここで、ワーク６の厚みが計測されるある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）は、ワーク６の走行速度に応じて任意に設定されるようになっている。この実施形態では、前段厚み計測部１２にて最初に金属箔２について計測されたある箇所が、その後、中段厚み計測部１５及び後段厚み計測部１９にて同様にワーク６について計測されるようになっている。これは、金属箔２及びワーク６の走行速度が決まれば、ある箇所の各段厚み計測部１２，１５，１９への到達時刻が定まり、それに合わせて各超音波計測装置２３，２６，３１により同じある箇所を特定して計測できるからである。従って、ワーク６の走行に伴い、複数のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）が、各超音波計測装置２３，２６，３１により順次計測されることになる。

【0059】

この実施形態では、コントローラ５１は、校正用超音波センサ組４３を移動機構４６により初期位置Ｐ０から第１計測位置Ｐ１と第２計測位置Ｐ２へ平行に移動させて、基準材７の厚みとワーク６の第１抽出箇所及び第２抽出箇所の厚みとを、それぞれ校正用超音波センサ組４３により校正用として周期的に順次に計測する。その後、コントローラ５１は、ワーク６の走行に伴い、校正用超音波センサ組４３により直前に計測されたワーク６の第１抽出箇所及び第２抽出箇所の厚みを各実測用超音波センサ組４１，４２によりそれぞれ実測する。そして、コントローラ５１は、校正用超音波センサ組４３により直前に順次に計測された校正用の計測値を用いて実測用超音波センサ組４１，４２による実測値を補正することにより、ワーク６の第１抽出箇所及び第２抽出箇所における最終的な厚みを演算する。この実施形態で、コントローラ５１は、本発明の計測制御手段に相当する。

【0060】

次に、コントローラ５１が実行する、超音波計測に関する制御プログラムについて説明する。図８に、校正用超音波センサ組４３を使用して実行される計測制御プログラムの内容をフローチャートにより示す。

【0061】

処理がこのルーチンへ移行すると、コントローラ５１は、ステップ１００で、初期位置Ｐ０にて校正用超音波センサ組４３により基準材７の厚み（基準厚み）を計測する。コントローラ５１は、この基準厚みを計測したら、その計測値Ｓｋをメモリに記憶させる。

【0062】

次に、ステップ１１０で、コントローラ５１は、移動機構４６により校正用超音波センサ組４３を第１計測位置Ｐ１へ移動させる。

【0063】

次に、ステップ１２０で、コントローラ５１は、第１計測位置Ｐ１で校正用超音波センサ組４３によりワーク６の第１抽出箇所における厚み（第１校正厚み）を計測する。コントローラ５１は、この第１校正厚みを計測したら、その計測値Ｓｘ１をメモリに記憶させる。

【0064】

次に、ステップ１３０で、コントローラ５１は、基準厚みの計測値Ｓｋと第１校正厚みの計測値Ｓｘ１に基づき、ワーク６の未知の第１校正厚みＭｘ１を、以下の（式１）により演算する。コントローラ５１は、演算後にこの第１校正厚みＭｘ１をメモリに記憶させる。
Ｍｘ１＝Ｍｋ＊Ｓｘ１／Ｓｋ ・・・（式１）
ここで、「Ｍｋ」は、基準材７の既知の（目付け量）厚みを意味する。

【0065】

次に、ステップ１４０で、コントローラ５１は、移動機構４６により校正用超音波センサ組４３を第２計測位置Ｐ２へ移動させる。

【0066】

次に、ステップ１５０で、コントローラ５１は、第２計測位置Ｐ２にて校正用超音波センサ組４３によりワーク６の第２抽出箇所における厚み（第２校正厚み）を計測する。コントローラ５１は、この第２校正厚みを計測したら、その計測値Ｓｘ２をメモリに記憶させる。

【0067】

次に、ステップ１６０で、コントローラ５１は、基準厚みの計測値Ｓｋとワーク６の第２校正厚みの計測値Ｓｘ２に基づき、ワーク６の未知の第２校正厚みＭｘ２を、以下の（式２）により演算する。コントローラ５１は、演算後にこの第２校正厚みＭｘ２をメモリに記憶させる。
Ｍｘ２＝Ｍｋ＊Ｓｘ２／Ｓｋ ・・・（式２）

【0068】

その後、ステップ１７０で、コントローラ５１は、移動機構４６により校正用超音波センサ組４３を基準材７に対応する初期位置Ｐ０へ移動させた後、処理をステップ１００へ戻す。

【0069】

このように、コントローラ５１は、ステップ１００〜ステップ１７０の処理を、ワーク６の走行速度に合わせて繰り返す。すなわち、ワーク６の走行速度が速くなれば、それに合わせてステップ１００〜ステップ１７０の処理速度を速めることになる。

【0070】

図９に、第１及び第２の実測用超音波センサ組４１，４２を使用して実行される計測制御プログラムの内容をフローチャートにより示す。

【0071】

処理がこのルーチンへ移行すると、コントローラ５１は、ステップ２００で、第１抽出箇所が到達するのを待つ。すなわち、直前に校正用超音波センサ組４３により計測された第１抽出箇所が、第１実測用超音波センサ組４１に対応する位置に到達したか否かを判断する。この判断は、ワーク６の走行速度と基準位置を監視することで行うことができる。

【0072】

第１抽出箇所が到達すると、ステップ２１０で、コントローラ５１は、第１実測用超音波センサ組４１により第１抽出箇所のワーク６の厚み（第１実測厚み）を実測する。コントローラ５１は、実測後にこの第１実測厚みの実測値ＳＲｘ１をメモリに記憶させる。

【0073】

次に、ステップ２２０で、コントローラ５１は、以下の（式３）により、第１校正用厚みの計測値Ｓｘ１、演算された第１校正用厚みＭｘ１に基づき、第１実測厚みの実測値ＳＲｘ１を補正して最終的な第１実測厚みＭＲｘ１を演算する。コントローラ５１は、演算後にこの第１実測厚みＭＲｘ１をメモリに記憶させる。
ＭＲｘ１＝Ｍｘ１＊ＳＲｘ１／Ｓｘ１ ・・・（式３）

【0074】

次に、ステップ２３０で、コントローラ５１は、第２抽出箇所が到達するのを待つ。すなわち、直前に校正用超音波センサ組４３により計測された第２抽出箇所が、第２実測用超音波センサ組４２に対応する位置に到達したか否かを判断する。

【0075】

第２抽出箇所が到達すると、ステップ２４０で、コントローラ５１は、第２実測用超音波センサ組４２により第２抽出箇所のワーク６の厚み（第２実測厚み）を実測する。コントローラ５１は、実測後にこの第２実測厚みの実測値ＳＲｘ２をメモリに記憶させる。

【0076】

そして、ステップ２５０で、コントローラ５１は、以下の（式４）により、第２校正用厚みの計測値Ｓｘ２、演算された第２校正用厚みＭｘ２に基づき、第２実測厚みの実測ＳＲｘ２を補正して最終的な第２実測厚みＭＲｘ２を演算する。コントローラ５１は、演算後にこの第２実測厚みＭＲｘ２をメモリに記憶させる。その後、コントローラ５１は、処理をステップ２００へ戻す。
ＭＲｘ２＝Ｍｘ２＊ＳＲｘ２／Ｓｘ２ ・・・（式４）

【0077】

このように、コントローラ５１は、ステップ２００〜ステップ２５０の処理を、ワークの走行速度に合わせて繰り返す。

【0078】

この実施形態では、上記各計測制御プログラムを実行することにより、次のような超音波計測方法を実施することができる。すなわち、校正用超音波センサ組４３を移動させて、ワーク６又は金属箔２の近傍に配置された所定の基準材７の厚みとワーク６又は金属箔２のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）の厚みを校正用超音波センサ組４３により校正用として周期的に交互又は順次に計測する。その後、ワーク６又は金属箔２の走行に伴い、校正用超音波センサ組４３により直前に計測されたワーク６又は金属箔２のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）の厚みを各実測用超音波センサ組４１，４２により実測する。そして、交互又は順次に計測された校正用の計測値を用いて各実測用超音波センサ組４１，４２による実測値を補正することにより、ワーク６又は金属箔２のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）における最終的な厚みを求める。

【0079】

図１０（ａ）〜（ｃ）に、後段厚み計測部１９における校正用超音波センサ組４３の位置変化を平面図により示す。ワーク６のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）の厚みを計測するために、先ず、図１０（ａ）に示すように、校正用超音波センサ組４３を初期位置Ｐ０に配置して校正を行う。すなわち、校正用超音波センサ組４３により基準材７の厚みを計測する。

【0080】

次に、図１０（ｂ）に示すように、移動機構４６により校正用超音波センサ組４３を第１計測位置Ｐ１へ移動させて、その計測位置Ｐ１にて校正用超音波センサ組４３によりワーク６の第１抽出箇所の厚みを計測する。この第１抽出箇所は、その後にワーク６が走行することで、第１実測用超音波センサ組４１の位置に到達することになる。この到達のときに、第１実測用超音波センサ組４１が、その第１抽出箇所の厚みを再び計測（実測）することになる。

【0081】

次に、図１０（ｃ）に示すように、移動機構４６により校正用超音波センサ組４３を第２計測位置Ｐ２へ更に移動させて、その計測位置Ｐ２にて校正用超音波センサ組４３によりワーク６の第２抽出箇所の厚みを計測する。この第２抽出箇所は、その後にワーク６が走行することで、第２実測用超音波センサ組４２の位置に到達することになる。この到達のときに、第２実測用超音波センサ組４２が、その第２抽出箇所の厚みを再び計測（実測）することになる。

【0082】

その後、校正用超音波センサ組４３を、図１０（ｃ）に示す第２計測位置Ｐ２から、図１０（ａ）に示す初期位置Ｐ０へ戻す。そして、図１０（ａ）に示す初期位置Ｐ０での計測、図１０（ｂ）に示す第１計測位置Ｐ１での計測、図１０（ｃ）に示す第２計測位置Ｐ２での計測を１サイクルとして、そのサイクルを繰り返す。また、この１サイクルの計測に合わせて、第１及び第２の実測用超音波センサ組４１，４２により、ワーク６の第１抽出箇所及び第２抽出箇所の厚みをそれぞれ実測する。

【0083】

このように校正用超音波センサ組４３により基準材７とワーク６の厚みを計測し、２つの実測用超音波センサ組４１，４２によりワーク６の厚みを実測し、それら計測値及び実測値からワーク６の第１抽出箇所及び第２抽出箇所の最終的な厚みを演算する。このような一連の計測と演算を、ワーク６の走行速度に合わせて周期的に繰り返す。

【0084】

図１１に、金属箔２のＡ面２ａ及びＢ面２ｂに塗工された電極ペースト３Ａ，３Ｂそれぞれの（目付け量）厚みを演算するための演算プログラムの内容をフローチャートにより示す。この演算プログラムは、後段厚み計測部１９の第３超音波計測装置３１のみにてコントローラ５１により演算される。

【0085】

処理がこのルーチンへ移動すると、コントローラ５１は、ステップ３００で、第１抽出箇所における金属箔２のＡ面２ａの電極ペースト３Ａの厚みＴｐＡ１を演算する。この厚みＴｐＡ１は、以下の（式５）に示すように、中段厚み計測部１５で計測され演算された第１抽出箇所におけるワーク６の第１実測厚みＭＲｘ１（ｍ）から、前段厚み計測部１２で計測され演算された第１抽出箇所におけるワーク６（金属箔２）の第１実測厚みＭＲｘ１（ｆ）を減算することにより求めることができる。
ＴｐＡ１＝ＭＲｘ１（ｍ）−ＭＲｘ１（ｆ） ・・・（式５）

【0086】

次に、ステップ３１０で、コントローラ５１は、第１抽出箇所における金属箔２のＢ面２ｂの電極ペースト３Ｂの厚みＴｐＢ１を演算する。この厚みＴｐＢ１は、以下の（式６）に示すように、後段厚み計測部１９で計測され演算された第１抽出箇所でのワーク６の第１実測厚みＭＲｘ１（ｌ）から、中段厚み計測部１５で計測され演算された第１抽出箇所でのワーク６の第１実測厚みＭＲｘ１（ｍ）を減算することにより求めることができる。
ＴｐＢ１＝ＭＲｘ１（ｌ）−ＭＲｘ１（ｍ） ・・・（式６）

【0087】

次に、ステップ３２０で、コントローラ５１は、第２抽出箇所における金属箔２のＡ面２ａの電極ペースト３Ａの厚みＴｐＡ２を演算する。この厚みＴｐＡ２は、以下の（式７）に示すように、中段厚み計測部１５で計測され演算された第２抽出箇所でのワーク６の第２実測厚みＭＲｘ２（ｍ）から、前段厚み計測部１２で計測され演算された第２抽出箇所でのワーク６（金属箔２）の第２実測厚みＭＲｘ２（ｆ）を減算することにより求めることができる。
ＴｐＡ２＝ＭＲｘ２（ｍ）−ＭＲｘ２（ｆ） ・・・（式７）

【0088】

次に、ステップ３３０で、コントローラ５１は、第２抽出箇所における金属箔２のＢ面２ａの電極ペースト３Ｂの厚みＴｐＢ２を演算する。この厚みＴｐＢ２は、以下の（式８）に示すように、後段厚み計測部１９で計測され演算された第２抽出箇所でのワーク６の第２実測厚みＭＲｘ２（ｌ）から、中段厚み計測部１５で計測され演算された第２抽出箇所でのワーク６の第２実測厚みＭＲｘ２（ｍ）を減算することにより求めることができる。
ＴｐＢ２＝ＭＲｘ２（ｌ）−ＭＲｘ２（ｍ） ・・・（式８）

【0089】

コントローラ５１は、ワーク６の走行に合わせて上記ステップ３００〜ステップ３３０の処理を繰り返すことにより、長尺なワーク６につき、その走行方向Ｘに沿った複数の第１抽出箇所及び第２抽出箇所におけるＡ面２ａ及びＢ面２ｂの電極ペースト３Ａ，３Ｂの厚みを求めることができる。この厚みを監視することで、電極製造ラインで製造される電極１の品質管理を行うことができる。

【0090】

以上説明したこの実施形態の超音波計測方法によれば、中段厚み計測部１５及び後段厚み計測部１９では、校正用超音波センサ組４３を移動させて、ワーク６の近傍に配置された所定の基準材７の厚みとワーク６のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）の厚みを校正用超音波センサ組４３により校正用として周期的に順次に計測する。これにより、同じ校正用超音波センサ組４３を使用して、基準材７の厚み（基準厚み）の校正用の計測値Ｓｋと、ワーク６の厚み（第１校正厚み、第２校正厚み）の校正用の計測値Ｓｘ１，Ｓｘ２とが順次に得られる。これら校正用の計測値Ｓｋ，Ｓｘ１，Ｓｘ２は、基準材７とワーク６とが近傍に配置されることから、校正用超音波センサ組４３による計測に影響のある雰囲気温度や気圧などの環境条件が共通する中で得られる。また、同一の校正用超音波センサ組４３により基準材７とワーク６とが計測されるので、それら校正用の計測値Ｓｋ，Ｓｘ１，Ｓｘ２から、校正用超音波センサ組４３の特性の違いが除かれる。

【0091】

同様に、前段厚み計測部１２では、校正用超音波センサ組４３を移動させて、金属箔２の近傍に配置された所定の基準材７の厚みと金属箔２のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）の厚みを校正用超音波センサ組４３により校正用として周期的に順次に計測する。これにより、同じ校正用超音波センサ組４３を使用して、基準材７の厚み（基準厚み）の校正用の計測値Ｓｋと、金属箔２の厚み（第１校正厚み、第２校正厚み）の校正用の計測値Ｓｘ１，Ｓｘ２とが順次に得られる。これら校正用の計測値Ｓｋ，Ｓｘ１，Ｓｘ２は、基準材７と金属箔２とが近傍に配置されることから、校正用超音波センサ組４３による計測に影響のある雰囲気温度や気圧などの環境条件が共通する中で得られる。また、同一の校正用超音波センサ組４３により基準材７と金属箔２とが計測されるので、それら校正用の計測値Ｓｋ，Ｓｘ１，Ｓｘ２から、校正用超音波センサ組４３の特性の違いが除かれる。

【0092】

従って、この実施形態では、各段の厚み計測部１２，１５，１９において、基準材７の校正用（基準厚み）の計測値Ｓｋとワーク６又は金属箔２の校正用（第１校正厚み、第２校正厚み）の計測値Ｓｘ１，Ｓｘ２との比に、基準材７の既知の厚みＭｋを乗算することにより、ワーク６又は金属箔２の校正用の厚み（第１校正厚みＭｘ１、第２校正厚みＭｘ２）を求めることができる。

【0093】

その後、各段の厚み計測部１２，１５，１９では、ワーク６又は金属箔２の走行に伴い、校正用超音波センサ組４３により直前に計測されたワーク６又は金属箔２のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）の厚みを実測用超音波センサ組４１，４２により実測する。そして、校正用超音波センサ組４３により順次に計測された校正用の計測値Ｓｋ，Ｓｘ１，Ｓｘ２を用いて実測用超音波センサ組４１，４２による実測値ＳＲｘ１，ＳＲｘ２を補正することにより、ワーク６又は金属箔２のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）における最終的な厚み（第１実測厚みＭＲｘ１、第２実測厚みＭＲｘ２）が求められる。

【0094】

従って、この実施形態では、各段の厚み計測部１２，１５，１９にて、ワーク６又は金属箔２の校正用の計測値Ｓｘ１，Ｓｘ２とワーク６又は金属箔２の実測値ＳＲｘ１，ＳＲｘ２との比に、ワーク６又は金属箔２の校正用の厚み（第１校正厚みＭｘ１、第２校正厚みＭｘ２）を乗算することにより、ワーク６又は金属箔２のある箇所（第１抽出箇所及び第２抽出箇所）の最終的な厚み（第１実測厚みＭＲｘ１、第２実測厚みＭＲｘ２）を求めることができる。ここでは、校正用超音波センサ組４３の特性と実測用超音波センサ組４１，４２の特性が同一でなくても、それらの特性を合わせる必要がない。すなわち、互いに特性が共通する校正用超音波センサ組４３及び実測用超音波センサ組４１，４２を、多くのセンサ製品の中から選択する必要がなく、その選択作業のために労力や時間をかける必要がない。

【0095】

この結果、電極１の製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の金属箔２の片面若しくは両面に電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工したワーク６又は金属箔２の厚みを、インライン上で高精度に計測することができる。また、上記した電極製造ラインにおいて、ワーク６又は金属箔２の厚みの計測の実施や各超音波計測装置２３，２６，３１のメンテナンスを容易なものにすることができる。

【0096】

ここで、上記したように、空気層を伝播する超音波を用いてワーク６（金属箔２）及び基準材７を介して伝達された超音波のレベルの比に基準材７の既知の目付け量（厚み）を乗算することにより、ワーク６（金属箔２）の厚みを演算することができる。その前提条件として、本来は、複数の超音波センサ組４１〜４３（超音波センサ）の特性（温度による受信・送信の信号特性）がほぼ同一で、計測時のセンサ周りの雰囲気温度と、電極や基準材の温度がほぼ同一であるときに、以下の（式９）の条件が成立する。
Ｍｘ＝Ｍｋ＊Ｓｘ／Ｓｋ ・・・（式９）
ここで、「Ｍｘ」は求める厚み、「Ｍｋ」は基準材７の既知の厚み、「Ｓｘ」はワーク６（金属箔２）の計測値、「Ｓｋ」は基準材７の計測値を意味する。

【0097】

上記（式９）により、キャリブレーション（校正）のための基準材７の重量と面積（目付け量（厚み））「Ｍｋ」と、ワーク６（金属箔２）の超音波による計測値「Ｓｘ」を高精度に把握することができれば、ワーク６（金属箔２）の未知の目付け量（厚み）「Ｍｘ」を高精度に演算することができる。また、校正の実施と、ワーク６（金属箔２）の超音波による実測を同時に常時行えば、各超音波センサ組４１〜４３（超音波センサ）の周囲の雰囲気温度や雰囲気気圧による超音波計測の精度低下を排除することができる。

【0098】

ここで、本願出願人が実施する従前の超音波計測装置と超音波計測方法について説明する。図１２に、従前の超音波計測装置の概略構成を平面図により示す。図１３に、図１２に示す装置の一部機構の動きのみを平面図により示す。この超音波計測装置は、ワーク６が通過するボックス８１を備え、ボックス８１の前後と中には、ワーク６を案内する送りローラ８２，８３，８４，８５が設けられる。ボックス８１の中には、ワーク６の幅方向Ｙの両側縁に隣接して第１基準材８６と第２基準材８７が、ワーク６と同一の平面内に配置される。また、ボックス８１の中には、第１超音波センサ組８８、第２超音波センサ組８９及び第３超音波センサ組９０が設けられる。各超音波センサ組８８〜９０は、それぞれ第１超音波センサ及び第２超音波センサにより構成される。第１超音波センサ組８８は、アーム状の第１移動機構９１により、ワーク６に対応する第１計測位置（図１２に参照）と、第１基準材８６に対応する第１初期位置（図１３参照）との間で切り替え配置可能となっている。第２超音波センサ組８９と第３超音波センサ組９０は、Ｖ字形の第２移動機構９２の両端にそれぞれ固定され、第２移動機構９２により、第２超音波センサ組８９がワーク６に対応し、第３超音波センサ組９０が第２基準材８７に対応する第２計測位置（図１２参照）と、第２超音波センサ組８９が第２基準材８７に対応し、第３超音波センサ組９０が第２基準材８７にもワーク６にも対応しない第２初期位置（図１３参照）との間で切り替え配置可能となっている。

【0099】

上記した超音波計測装置を使用したワーク６の厚み計測は、次のように行われる。先ず、計測開始前には、図１３に示すように、第１超音波センサ組８８を第１初期位置に、第２超音波センサ組８９及び第３超音波センサ組９０を第２初期位置にそれぞれ配置する。この状態で、第１超音波センサ組８８により第１基準材８６を計測し、第２超音波センサ組８９により第２基準材８７を計測する。このとき第３超音波センサ組９０は、計測を行わない。これにより、第１及び第２の超音波センサ組８８，８９により、計測開始時点でのボックス８１の中の温度及び気圧を反映した基準計測値を得ることができる。

【0100】

その後、計測開始時には、図１２に示すように、第１超音波センサ組８８を第１計測位置に、第２超音波センサ組８９及び第３超音波センサ組９０を第２計測位置にそれぞれ配置する。この状態では、第１超音波センサ組８８は、ワーク６の幅方向Ｙの第１の片側を計測し、第１厚み計測値ＳＦｘ１を得る。また、第２超音波センサ組８９は、ワーク６の幅方向Ｙの第２の片側を計測し、第２厚み計測値ＳＦｘ２を得る。第３超音波センサ組９０は、第２基準材８７を常時計測し、計測開始からの第２基準材８７の目付け量（厚み）の変化を連続的に計測し、基準厚み計測値ＳＦｋとその変動値ΔＳＦｋを得る。

【0101】

これにより、ワーク６の第１の片側の厚みＭＦｘ１及び第２の片側の厚みＭＦｘ２は、以下の（式１０）,（式１１）により求めることができる。
ＭＦｘ１＝ＳＦｘ１−ΔＳＦｋ ・・・（式１０）
ＭＦｘ２＝ＳＦｘ２−ΔＳＦｋ ・・・（式１１）

【0102】

ただし、（式１０）,（式１１）が成り立つためには、第１〜第３の超音波センサ組８８〜９０がすべて周囲の温度や気圧に対して同じ特性を持つことが必要となる。そのために、複数の超音波センサ組の中から特性が共通する３つの超音波センサ組を見つけなければならず、その作業のために時間と労力が必要となる。

【0103】

これに対し、この実施形態の超音波計測方法及び超音波計測装置によれば、上記した構成を採用することにより、各超音波センサ組４１〜４３（超音波センサ）の特性を共通化するという前提条件を無視して超音波計測を実施することができる。これにより、校正用超音波センサ組４３と第１及び第２の実測用超音波センサ組４１，４２を使用するために、複数の超音波センサ組の中から特性が共通する３つの超音波センサ組を見つける必要がなく、互いに特性の異なる超音波センサ組を使用することができる。このことから、超音波計測の実施やメンテナンスを容易なものにできることがわかる。

【0104】

この実施形態の超音波計測方法によれば、基準材７の校正用の計測値とワーク６又は金属箔２の校正用の計測値との比に、基準材７の既知の厚みを乗算することにより、ワーク６又は金属箔２の校正用の厚みを求める。そして、ワーク６又は金属箔２の校正用の計測値とワーク６又は金属箔２の実測値との比に、ワーク６又は金属箔２の校正用の厚みを乗算することにより、ワーク６又は金属箔２のある箇所の最終的な厚みを求めるようにしている。従って、実測用超音波センサ組４１，４２による実測値を校正しながら、ワーク６又は金属箔２のある箇所の最終的な厚みが求められる。この結果、電極製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の金属箔２の片面若しくは両面に電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工したワーク６又は金属箔２の厚みを、インライン上で高精度に計測することができると共に、その厚みの計測の実施や各超音波計測装置２３，２６，３１のメンテナンスを容易なものにすることができる。

【0105】

この実施形態では、金属箔２に電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工する過程で、金属箔２のある箇所の最終的な厚みと、電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工したワーク６のある箇所の最終的な厚みを別々に求めておく。そして、ワーク６の最終的な厚みから金属箔２の最終的な厚みを減算することにより、ワーク６のある箇所における電極ペースト３Ａ，３Ｂの厚みを求めるようにしている。従って、実測用超音波センサ組４１，４２による実測値を校正しながら、ワーク６のある箇所における電極ペースト３Ａ，３Ｂの厚みが求められる。このため、ワーク６のある箇所における電極ペースト３Ａ，３Ｂの厚みを精度よく求めることができる。

【0106】

この実施形態の各超音波計測装置２３，２６，３１によれば、校正用超音波センサ組４３、各実測用超音波センサ組４１，４２、移動機構４６及びコントローラ５１を使用して上記した超音波計測方法を実施することができる。このため、電極１の製造ラインにおいて、長手方向へ走行する帯状の金属箔２の片面若しくは両面に電極ペースト３Ａ，３Ｂを塗工したワーク６又は金属箔２の厚みを、延いては塗工された電極ペースト３Ａ，３Ｂの厚みを、インライン上で高精度に計測することができると共に、計測の実施やメンテナンスを容易なものにすることができる。

【0107】

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で校正の一部を適宜変更して実施することもできる。

【0108】

（１）前記実施形態では、電池に使用される電極の製造ラインにおける超音波計測に具体化したが、これに限られるものではなく、長手方向へ走行する帯状の基材の片面若しくは両面に塗材を塗工したワーク又は基材の厚みを超音波計測する場合であればよい。

【0109】

（２）前記実施形態では、ワーク６における第１抽出箇所と第２抽出箇所の２つの箇所の目付け量（厚み）を超音波計測するように構成したが、ワークにおける１つの箇所又は３つ以上の箇所の目付け量（厚み）を超音波計測するように構成してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0110】

この発明は、例えば、電池に使用される電極の製造に利用することができる。

【符号の説明】

【0111】

１ 電極
２ 金属箔（基材）
２ａ Ａ面
２ｂ Ｂ面
３Ａ 電極ペースト（塗材）
３Ｂ 電極ペースト（塗材）
６ ワーク
７ 基準材
２３ 第１超音波計測装置
２６ 第２超音波計測装置
３１ 第３超音波計測装置
４１ 第１実測用超音波センサ組
４１Ａ 第１超音波センサ
４１Ｂ 第２超音波センサ
４２ 第２実測用超音波センサ組
４２Ａ 第１超音波センサ
４２Ｂ 第２超音波センサ
４３ 校正用超音波センサ組
４３Ａ 第１超音波センサ
４３Ｂ 第２超音波センサ
４６ 移動機構（移動手段）
４６Ａ 案内レール
４６Ｂ 案内レール
４７ ブラケット
５１ コントローラ（計測制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】