特開 2023-35220 シート状物の欠陥検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023035220

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】シート状物の欠陥検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/26 20060101AFI20230306BHJP

   G01N 29/48 20060101ALI20230306BHJP

   G01N 29/11 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

G01N29/26

G01N29/48

G01N29/11

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021141883

(22)【出願日】2021-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】591040708

【氏名又は名称】株式会社瑞光

(74)【代理人】

【識別番号】100114502

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 俊則

(72)【発明者】

【氏名】中村 秀幸

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA08

2G047AB04

2G047AD16

2G047BC03

2G047BC07

2G047GA13

2G047GB17

2G047GF10

2G047GG20

2G047GG28

2G047GG33

2G047GH15

(57)【要約】

【課題】カメラでは穴の有無が判別しにくく、また、薄いフィルムのようなシート状物であっても、穴の有無を検出できるシート状物の欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】シート状物配置機構２１ａ，２１ｂによりシート状物８６が検査領域２１に配置される。検査領域２１を挟んで一方側に超音波発信器２２が配置され、他方側に超音波受信器２４が配置されている。判別装置２６が、超音波受信器２４により受信された超音波の音量を基準値と比較し、音量が基準値以上のときに、シート状物８６の検査領域２１に配置されている部分に欠陥があると判定する。超音波発信器２２と検査領域２１との間と、検査領域２１と超音波受信器２４との間とのうち、少なくとも一方に、超音波の音量を減衰させる減衰層２８が配置されている。駆動装置２０ａ，２０ｂが、シート状物８６と検査領域２１とを相対移動させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シート状物が検査領域に配置されるようにするシート状物配置機構と、
前記検査領域を挟んで一方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の一方主面に対向するように配置された超音波発信器と、
前記検査領域を挟んで他方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の他方主面に対向するように配置された超音波受信器と、
前記超音波受信器により受信された超音波の音量を基準値と比較し、前記音量が前記基準値以上のときに、前記シート状物の前記検査領域に配置されている部分に欠陥があると判定する判別装置と、
前記超音波発信器と前記検査領域との間と、前記検査領域と前記超音波受信器との間とのうち、少なくとも一方に配置された、前記超音波の音量を減衰させる減衰層と、
前記シート状物と前記検査領域とが相対移動するように、前記検査領域に配置されている前記シート状物と、前記超音波発信器、前記超音波受信器、及び前記減衰層とのうち、いずれか一方又は両方を移動させる駆動装置と、
を備える、シート状物の欠陥検出装置。

【請求項2】

前記駆動装置は、前記検査領域に配置されている前記シート状物を移動させる、請求項１に記載のシート状物の欠陥検出装置。

【請求項3】

前記減衰層が樹脂フィルムである、請求項１又は２に記載のシート状物の欠陥検出装置。

【請求項4】

前記シート状物は、第１及び第２の不織布層の間に被検出層が挟まれてなり、
前記判別装置は、前記被検出層の前記欠陥を判別する、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のシート状物の欠陥検出装置。

【請求項5】

前記シート状物と前記検査領域とが相対移動する方向と交差し、かつ前記検査領域と平行な方向に並ぶように、複数組の前記超音波受信器及び前記超音波発信器が配置された、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のシート状物の欠陥検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シート状物の欠陥検出装置に関し、詳しくは、超音波を用いてシート状物の欠陥を検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

シート状物の欠陥検出に、超音波を利用することが知られている。例えば図８は、超音波継目検出器のブロック図である。図８に示すように、ウェブ（帯状シート）４の搬送経路を挟んで、超音波発信器３と、超音波受信器５とを配置し、超音波受信器５から出力される受信信号Ｃのレベルに基づいて、テープ等によって接続されて通常部分よりも厚くなっているウェブ４の継目を検出する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２－１７９４７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

連続したシート状物を搬送しつつ、カメラでシート状物を撮影し、その画像からシート状物の穴の有無を検出することは一般的に行われている。ここで、シート状物が積層体であり、その積層体の中間層に開いた穴を検出することは、カメラでは困難である。また、シート状物が透明なフィルムであっても、穴の検出は、困難である。

【0005】

そこで、シート状物を挟むように、超音波を発信する発信器と、シート状物を透過した超音波を受信する受信器とを配置し、受信器により受信した超音波の音量を検出して、検出対象層の穴の有無を判断することが考えられる。

【0006】

しかしながら、検出対象の層が薄いフィルムのようなものであった場合、透過する超音波の音量が大きくなり、穴の有無による音量差の判別が困難な場合がある。

【0007】

かかる実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、カメラでは穴の有無が判別しにくく、また、薄いフィルムのようなシート状物であっても、穴の有無を検出できるシート状物の欠陥検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したシート状物の欠陥検出装置を提供する。

【0009】

シート状物の欠陥検出装置は、（ａ）シート状物が検査領域に配置されるようにするシート状物配置機構と、（ｂ）前記検査領域を挟んで一方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の一方主面に対向するように配置された超音波発信器と、（ｃ）前記検査領域を挟んで他方側に、前記検査領域に配置される前記シート状物の他方主面に対向するように配置された超音波受信器と、（ｄ）前記超音波受信器により受信された超音波の音量を基準値と比較し、前記音量が前記基準値以上のときに、前記シート状物の前記検査領域に配置されている部分に欠陥があると判定する判別装置と、（ｅ）前記超音波発信器と前記検査領域との間と、前記検査領域と前記超音波受信器との間とのうち、少なくとも一方に配置された、前記超音波の音量を減衰させる減衰層と、（ｆ）前記シート状物と前記検査領域とが相対移動するように、前記検査領域に配置されている前記シート状物と、前記超音波発信器、前記超音波受信器、及び前記減衰層とのうち、いずれか一方又は両方を移動させる駆動装置と、を備える。

【0010】

上記構成によれば、超音波を受信して超音波受信器が出力する出力信号に、シート状物の穴の有無に応じて判別可能なレベル差が生じるように、超音波発信器から発信される超音波を、減衰層によって適切に減衰させる。これにより、超音波を透過しやすいシート状物であっても、穴の有無を検出できる。シート状物を透過する超音波の音量に基づいて欠陥を検出するので、カメラでは穴の有無が判別しにくいシート状物であっても、穴の有無を検出できる。

【0011】

好ましくは、前記駆動装置は、前記検査領域に配置されている前記シート状物を移動させる。

【0012】

この場合、シート状物を連続的に検査することが容易である。

【0013】

好ましくは、前記減衰層が樹脂フィルムである。

【0014】

この場合、超音波の音量を適切に減衰させることが容易である。

【0015】

好ましくは、前記シート状物は、第１及び第２の不織布層の間に被検出層が挟まれてなる。前記判別装置は、前記被検出層の前記欠陥を判別する。

【0016】

この場合、画像により欠陥を検出することが困難である被検出層について、欠陥を検出することができる。

【0017】

好ましくは、前記シート状物と前記検査領域とが相対移動する方向と交差し、かつ前記検査領域と平行な方向に並ぶように、複数組の前記超音波受信器及び前記超音波発信器が配置されている。

【0018】

この場合、シート状物の幅方向に、欠陥検出精度を略均一にすることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、減衰層を設けることにより、カメラでは穴の有無が判別しにくく、また、薄いフィルムのようなシート状物であっても、穴の有無を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】複合シート製造装置の全体図である。（実施例１）

【図2】シート状物の欠陥検出装置の略図である。（実施例１）

【図3】要部構成の説明図である。（実施例１）

【図4】検出動作のフロー図である。（実施例１）

【図5】欠陥検出の説明図である。（実施例１）

【図6】検出信号のグラフである。（実施例１）

【図7】要部構成の説明図である。（変形例１、変形例２）

【図8】超音波継目検出器のブロック図である。（実施例１）

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0022】

＜実施例１＞ 実施例１のシート状物の欠陥検出装置１６（以下、欠陥検出装置１６という。）について、図１～図７を参照しながら説明する。

【0023】

図１は、欠陥検出装置１６を含む複合シート製造装置１０の全体構成を示す略図である。

【0024】

図１に示すように、複合シート製造装置１０は、樹脂シート製造装置１２と、シート接合装置１４と、欠陥検出装置１６と、マーキング装置１８とを備え、各シート８０，８２，８４，８６が、矢印８０ｘ，８２ｘ，８４ｘ，８６ｘで示す方向に連続的に搬送される。

【0025】

樹脂シート製造装置１２は、ダイ１２ａから、加熱溶融された樹脂材料をフィルム状に吐出し、吐出された中間物を冷却ロール１２ｂ，１２ｃで冷却するとともに延伸して、樹脂シート８０を形成する。

【0026】

シート接合装置１４は、樹脂シート製造装置１２で形成された樹脂シート８０の両面に不織布シート８２，８４を重ね、積層されたシート８０，８２，８４をアンビルロール１４ａの外周面に沿って搬送し、超音波装置１４ｂを用いてシート８０，８２，８４の適宜位置を互いに接合して、複合シート８６を形成する。

【0027】

欠陥検出装置１６は、複合シート８６のうち、中間層の樹脂シート８０について、穴あき等の欠陥を検査する。欠陥検出装置１６の要部２０の前後に配置されている案内ロール２１ａ，２１ｂは、後述する検査領域２１に複合シート８６が配置されるようにするシート状物配置機構である。

【0028】

図２は、欠陥検出装置１６の要部２０の拡大図である。図１及び図２に示すように、欠陥検出装置１６は、超音波発信器２２と、超音波受信器２４と、判別装置２６と、減衰層２８とを備える。

【0029】

超音波発信器２２と超音波受信器２４とは、複合シート８６の搬送経路８７を挟むように、かつ、超音波発信器２２の超音波を発信する発信面２２ａと超音波受信器２４の超音波を受信する受信面２４ａとが互いに対向するように配置されている。超音波発信器２２と超音波受信器２４とが対向する領域のうち、搬送経路８７と交差する部分が検査領域２１になる。超音波発信器２２は、搬送経路８７の一方側（図では下方）に、すなわち検査領域２１を挟んで一方側に、発信面２２ａが、搬送経路８７を搬送される複合シート８６の一方主面に対向するように配置されている。超音波受信器２４は、搬送経路８７の他方側（図では上方）に、すなわち検査領域２１を挟んで他方側に、受信面２４ａが、搬送経路８７を搬送される複合シート８６の他方主面に対向するように配置されている。

【0030】

減衰層２８は、超音波発信器２２と検査領域２１との間に配置され、超音波発信器２２から発信され搬送経路８７に到達する超音波の音量を減衰させる。例えば、減衰層２８は、取付金具２７の貫通穴２７ａを覆うように、取付金具２７に接着されている。取付金具２７は、超音波発信器２２の発信面２２ａと超音波受信器２４の受信面２４ａとが互いに対向する領域に貫通穴２７ａが配置されるように取り付けられ、減衰層２８は、超音波発信器２２の発信面２２ａと超音波受信器２４の受信面２４ａとが互いに対向する領域に配置される。

【0031】

図２に示すように、判別装置２６には、超音波受信器２４からの出力信号２４ｓが入力される。判別装置２６は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller、シーケンサ）を含み、超音波受信器２４からの出力信号２４ｓに基づいて、超音波受信器２４により受信された超音波の音量が基準値以上であるか否かを判定し、基準値以上であるときに欠陥があると判定し、欠陥検出信号２６ｓをマーキング装置１８に送出する。

【0032】

マーキング装置１８は、欠陥検出信号２６ｓに基づいて、欠陥の位置を示す欠点シールを、複合シート８６に貼り付ける。検査後の複合シート８６は、少なくとも一方が回転駆動される一対の搬送ロール２０ａ，２０ｂの間に挟まれて、矢印８６ｚで示すように、ストッカー等へと搬送される。搬送ロール２０ａ，２０ｂは、複合シート８６と検査領域２１とが相対移動するように複合シート８６を移動させる駆動装置である。

【0033】

複合シート８６は、不織布シート８２，８４からなる第１及び第２の不織布層の間に、樹脂シート８０からなる被検出層が挟まれたシート状物である。判別装置２６は、被検出層、すなわち樹脂シート８０の穴あき等の欠陥を判別する。

【0034】

図３及び図７の説明図を参照しながら、さらに説明する。

【0035】

図３（ａ）に示すように、互いに対向するように配置された超音波発信器２２と超音波受信器２４の間に、減衰層２８のみが配置されている第１の状態では、超音波発信器２２から発信された超音波２３は、減衰層２８を透過する。超音波受信器２４は、減衰層２８を透過した超音波２３ａ受信する。

【0036】

図３（ｂ）に示すように、減衰層２８と超音波受信器２４との間に、矢印８１ｘで示す方向に搬送されるシート状物８１が配置される第２の状態では、超音波発信器２２から発信された超音波２３は、減衰層２８とシート状物８１とを透過する。超音波受信器２４は、減衰層２８とシート状物８１とを透過した超音波２３ｂを受信する。

【0037】

減衰層２８は、第１及び第２の状態のときに超音波受信器２４が出力する出力信号２４ｓに、判別可能なレベル差が生じるように構成する。

【0038】

このように構成すると、図３（ｃ）に示すように、シート状物８１の一部に開いている穴８１ｘ、すなわちシート状物８１の主面間を貫通する穴８１ｘが、超音波発信器２２と超音波受信器２４とが互いに対向する領域を通過するとき、超音波受信器２４から出力される出力信号２４ｓが一時的に変化し、この変化によって穴８１ｘの通過を検出できる。

【0039】

すなわち、超音波を受信して超音波受信器２４が出力する出力信号２４ｓに、シート状物８１の穴８１ｋの有無に応じて判別可能なレベル差が生じるように、超音波発信器２２から発信される超音波２３を、減衰層２８によって適切に減衰させる。これにより、シート状物８１が、超音波を透過しやすい樹脂フィルム等であっても、穴８１ｋの有無を検出できる。シート状物８１を透過する超音波の音量に基づいて欠陥を検出するので、カメラでは穴の有無が判別しにくいシート状物であっても、穴の有無を検出できる。

【0040】

図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように超音波発信器２２と検査領域２１との間に減衰層２８を配置する代わりに、図７（ａ）に示すように、矢印８１ｘで示す方向に搬送されるシート状物８１が配置される検査領域２１と超音波受信器２４との間に、減衰層２８ａを配置してもよい。また、図７（ｂ）に示すように、超音波発信器２２と矢印８１ｘで示す方向に搬送されるシート状物８１が配置される検査領域２１との間と、検査領域２１と超音波受信器２４との間との両方に、減衰層２８ｂ，２８ｃを配置してもよい。

【0041】

減衰層２８，２８ａ，２８ｐ，２８ｑは、複数層にすることも可能である。

【0042】

次に、欠陥検出装置１６の動作について、図４の動作フロー図を参照しながら説明する。

【0043】

図４に示すように、複合シート製造装置１０が運転を開始して複合シート８６が連続的に形成されると（Ｓ１０）、超音波受信器２４からの出力信号２４ｓに基づいて（Ｓ１２）、欠陥検出装置１６の判別装置２６が穴あき等の欠陥の判定を開始する（Ｓ１４）。例えば、超音波受信器２４からの出力信号２４ｓが閾値を越え、かつ、閾値を越えた状態の継続時間が第１の所定時間以上のとき、複合シート８６の検査領域２１に配置されている部分に欠陥ありと判定する。

【0044】

欠陥を検出したら（ＮＧ）、判別装置２６は欠陥検出信号２６ｓをマーキング装置１８に送信する。マーキング装置１８は、欠陥検出信号２６ｓに基づいて、欠点シールを複合シート８６に貼り付ける（Ｓ１８）。

【0045】

複合シート製造装置１０は、欠陥が検出されなくても（ＯＫ）、欠陥が検出されても（ＮＧ）、運転を継続する（Ｓ１６）。

【0046】

また、欠陥検出装置１６の判別装置２６は、複合シート製造装置１０の運転継続を判定する。例えば、超音波受信器２４からの出力信号２４ｓが閾値を越えた状態の継続時間が、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上のとき、あるいは、第３の所定時間内において欠陥検出の回数が所定回数を越えたとき、複合シート製造装置１０の全体の制御を統括する制御装置に、運転休止信号を送信する（Ｓ２０）。運転休止信号によって、複合シート製造装置１０は運転を休止する（Ｓ２２）。

【0047】

以上のように、連続的に形成される複合シート８６を、検査領域２１を通過するときに検査すると、複合シート８６を連続的に検査することが容易である。

【0048】

次に、欠陥検出装置１６の試作例について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、図２において矢印８６ｙで示す方向から見た平面図である。

【0049】

図５に示すように、幅８９が４００ｍｍの樹脂シート８８を検査するため、搬送経路の幅方向に並ぶように、１０組の超音波受信器２４及び超音波発信器２２を等間隔に配置した。すなわち、１０組の超音波受信器２４及び超音波発信器２２は、樹脂シート８８と検査領域２１とが相対移動する方向（矢印８８ｘで示す樹脂シート８８の搬送方向）と交差し、かつ、検査領域２１と平行な方向に並ぶように、等間隔に配置した。超音波受信器２４及び超音波発信器２２の間隔２５は、４０ｍｍとした。

【0050】

超音波発信器２２と検査領域２１との間に、共通の減衰層２８を配置した。樹脂シート８８の厚みは、２５～１００μｍである。減衰層２８には、樹脂シート８８と同じ材質であり、厚さが１８～８５μｍの樹脂シートを用いた。１０組の超音波受信器２４及び超音波発信器２２のうち一部の複数組のみが共通の減衰層を備えてもよいし、各組ごとに別個の減衰層を備えてもよい。

【0051】

超音波受信器２４及び超音波発信器２２には、竹中電子工業株式会社が提供している継ぎ目検出用超音波センサ（型式：ＵＳ－Ｔ０４ＡＮ）を用いた。

【0052】

試作例の欠陥検出装置１６は、樹脂シート８８に形成した、搬送方向の寸法８８ａが１０ｍｍ、幅方向の寸法８８ｂが３０ｍｍの穴８８ｋを検出できた。

【0053】

図６は、超音波受信器２４から出力される出力信号２４ｓの信号波形図であり、横軸が時間、縦軸が出力レベルである。図６に示すように、超音波受信器２４と超音波発信器２２とが互いに対向する領域を、樹脂シート８８の穴８８ｋが通過したとき、出力レベルが、通常部分に比べて一時的に十分に大きくなるので、穴８８ｋを検出できた。

【0054】

＜変形例１＞ シート状物を移動させる代わりに、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層を一体的に、すなわち互いの位置関係を保ちながら、移動させてもよい。この場合、シート状物と検査領域とが相対移動するように、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層を移動させる駆動装置を備える。例えば、図５に示した構成において、樹脂シート８８が静止している状態で、樹脂シート８８の長手方向（矢印８８ｘで示す方向）に、超音波発信器２２、超音波受信器２４、及び減衰層２８を一体的に移動しながら検査する。この場合、超音波発信器２２等の移動を繰り返して詳しく検査することが可能である。

【0055】

＜変形例２＞ シート状物と、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層との両方を移動させてもよい。この場合、シート状物と検査領域とが相対移動するようにシート状物を移動させる第１の駆動装置と、シート状物と検査領域とが相対移動するように、超音波発信器、超音波受信器、及び減衰層を移動させる第２の駆動装置とを備える。

【0056】

＜まとめ＞ 以上に説明したように、欠陥検出装置１６は、減衰層２８を設けることにより、カメラでは穴の有無が判別しにくく、また、薄いフィルムのようなシート状物であっても、穴の有無を検出できる。

【0057】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

【0058】

例えば、本発明のシート状物の欠陥検出装置は、複合シートに限らず、透明、半透明、又は不透明の一層又は複数層のシート状物について、欠陥を検出することができる。

【符号の説明】

【0059】

１６ 欠陥検出装置
２０ａ，２０ｂ 搬送ロール（駆動装置）
２１ 検査領域
２１ａ，２１ｂ 案内ロール（シート状物配置機構）
２２ 超音波発信器
２４ 超音波受信器
２６ 判別装置
２８，２８ａ，２８ｐ，２８ｑ 減衰層
８０ 樹脂シート（被検出層）
８１ シート状物
８２ 不織布シート（不織布）
８４ 不織布シート（不織布）
８６ 複合シート（シート状物）
８７ 搬送経路
８８ 樹脂シート（シート状物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】