粘着力兼厚み測定装置及びその測定方法
【課題】従来の携帯用の粘着力測定装置と固定型の粘着力測定装置の問題点を解消した、測定作業が容易で、短時間で正確な粘着力の測定を行うことのできる粘着力兼厚み測定装置及びその測定方法を提供する。
【解決手段】基盤５上に載置した被測定物４の表面に接触させる接触端子２２を被測定物４の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段７と、接触端子２２を垂直方向に移動させることで被測定物４が接触端子２２に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを備えた粘着力測定装置であって、ＸＹ軸方向駆動手段７には、接触端子２２が接触する箇所の被測定物４の表面にレーザ光を照射して被測定物４の厚みを測定する非接触式厚み測定装置２４を備える。
【解決手段】基盤５上に載置した被測定物４の表面に接触させる接触端子２２を被測定物４の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段７と、接触端子２２を垂直方向に移動させることで被測定物４が接触端子２２に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを備えた粘着力測定装置であって、ＸＹ軸方向駆動手段７には、接触端子２２が接触する箇所の被測定物４の表面にレーザ光を照射して被測定物４の厚みを測定する非接触式厚み測定装置２４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘着性を有する部材、例えば、シリコーンゴム板等の粘着力を測定する粘着力兼厚み測定装置及びその測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、未加硫ゴムシートをタイヤ部品に巻き付けて生タイヤを製造する際、未加硫ゴムシートの粘着力が作業性及び、その後の品質に影響を及ぼすため、粘着力が或る範囲を外れないようにすることが重要であり、所定ロット毎等に未加硫ゴムシートの一部を切り取って、粘着力測定用の被測定物を作製し、その被測定物の粘着力の測定を行っていた。
【０００３】
この場合の粘着力測定装置としては、例えば、生タイヤの製造に種々の未加硫ゴムシートの未加硫ゴムの粘着力を測定するための押圧力及び引張力を測定可能な手で把持できる小型の携帯可能な粘着力測定装置（例えば、日本計測システム（株）製のハンディーフォース・ゲージＨＦシリーズ等）が使用されていた（特許文献１を参照）。
【０００４】
この携帯用の粘着力測定装置を使用した粘着力の測定は、図６に示したように、粘着力測定装置本体１００から突出するシャフト１０２の先端には円板状の粘着力測定用接触端子１０４が取り付けられ、この粘着力測定用接触端子１０４を測定対象である未加硫ゴムシート１０６に所定の荷重で平行に押し付け、その後、ハンディーフォースゲージ本体１００を手で把持しながら未加硫ゴムシート１０６から離れる方向へゆっくりと移動し（図７（ａ）参照）、粘着力測定用接触端子１０４が未加硫ゴムシート１０６から離れる瞬間の引張荷重を読取っていた。
【０００５】
しかしながら、正確な粘着力を測定するには、粘着力測定用接触端子１０４の接触面を未加硫ゴムシート１０６の表面と平行に保ったまま移動する必要があり、図７（ｂ）に示すように未加硫ゴムシート１０６の測定表面に対して斜めに引っ張ると測定値が大きく変動する問題があるため、正確な粘着力を測定することは熟練者でも困難であった。
【０００６】
そのため、携帯用の粘着力測定装置を使用した粘着力の測定方法は、担当者レベルの確認作業としての利用に留まり、実際の品質管理にあたっては、測定者の熟練度に左右されることのない固定型の大型の粘着力測定装置が使用されていたが、従来の固定型の粘着力測定装置は設備が大がかりなものであって、操作が面倒で設備費が高いといった問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１５９５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、従来の携帯用の粘着力測定装置と固定型の粘着力測定装置の問題点を解消した、測定作業が容易で、短時間で正確な粘着力の測定を行うことのできる粘着力兼厚み測定装置及びその測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような課題を実現するため、請求項１に係る発明は、基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを備えた粘着力測定装置であって、前記ＸＹ軸方向駆動手段には、前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加え、前記接触端子を垂直方向に昇降させるためのＺ軸方向駆動手段と、予め設定された条件で前記接触端子が昇降するように、前記Ｚ軸方向駆動手段に対して制御信号を供給する制御手段と、前記接触端子に加わる応力を検出するための前記接触端子と結合されたセンサと、前記センサからの検出信号を処理して一つの前記被測定物に対する複数の測定点における前記接触端子に作用する押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値を表示装置に一覧表示するためのデータ処理手段とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記被測定物は磁力又は真空力によって吸着することのできる試料板に粘着固定されたものであり、前記基盤にはその表面に吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる切替手段を有する吸着固定装置を備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の粘着力兼厚みの測定方法の発明は、基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを設けた粘着力兼厚み測定装置を使用した測定方法であって、前記接触端子を前記被測定物に接触させてその厚みを測定する工程と、前記被測定物の厚みを測定した位置で、前記接触端子を前記被測定物側に押し込んで所定の圧力を加えたときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程と、前記接触端子を前記被測定物から引き上げるときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程とを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加えて、前記ＸＹ軸方向駆動手段には、レーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えており、該非接触式厚み測定装置から発射されるレーザ光を前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面に照射して被測定物の厚みを測定するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は以上のような構成を有するため、請求項１に記載の発明によれば、ＸＹ軸方向駆動手段によって被測定物の表面の任意の位置に移動した後、接触端子を垂直方向に移動させることで被測定物が接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定することができる。しかも、接触端子の表面が被測定物の表面に対して平行な状態で移動可能であるから被測定物が接触端子に作用する押圧力及び引張力を正確に測定することができる。さらに、ＸＹ軸方向駆動手段には、接触端子が接触する箇所の被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定手段を備えているので、被測定物の粘着力の測定のみならず被測定物の厚みも同時に測定することができる。しかも、被測定物の厚みの測定はレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定するといった非接触式であるため、接触端子を被測定物の表面に接触させる必要がないので測定に際して被測定物に接触圧力が加わることがなく、弾性を有する粘着性部材に対して正確な厚みを測定することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、表示装置に一つの被測定物に対する複数の測定点における接触端子に作用する押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値が逐次一覧表示されるので、請求項１の発明の効果に加えて、複数の測定値のばらつきを逐次確認できるから、被測定物の設置不良やその他の不慮の事故による測定不良を早期に発見し測定作業を中断することが可能となり、無駄な測定作業の発生を防止することができる。また、押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値が一覧表示されているデータを使って、これらの測定値の統計的処理を既存の表計算ソフト等容易に行うことができるから、試験報告書等の試験資料の作成が迅速に行える。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、被測定物は磁力又は真空力によって吸着することのできる試料板に粘着固定されたものであり、基盤にはその表面に吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる試料板に粘着固定されたものであり、吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる切替手段を有する吸着固定装置を備えているので、請求項１又は２の発明の効果に加えて、被測定物を基盤に固定する場合には被測定物を粘着固定した試料板を基盤に載置して基盤の表面に吸着力を発生させ、被測定物を基盤から取り外す場合には基盤の表面の吸着力を消去させてから被測定物を粘着固定した試料板を基盤から持ち上げればよい。したがって、被測定物の基盤に対する固定作業と取り外し作業が吸着力の発生・消去の切替手段のみでよいので、機械的なクランプを使用する場合のような調整作業が不要であるから、初心者でも取り扱うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、接触端子を被測定物に接触させてその厚みを測定した直後に、被測定物の厚みを測定した位置で、接触端子を被測定物側に押し込んで所定の圧力を加えてから接触端子を被測定物から引き上げるときに接触端子に生じる応力を測定するようにしているので、接触端子を被測定物の表面に接触させて被測定物の厚みを測定することと、接触端子に作用する押圧力及び引張力から被測定物の粘着力を測定することとが、同一の測定点での１サイクルの測定動作として実行されるため、同一の測定点における粘着力の測定と厚みの測定との間でＸＹ軸方向駆動手段を使用することがない。そのため、同一の測定点における粘着力と厚みを測定する際の測定点の座標のずれが生じることがない。したがって、複数箇所の粘着力と厚みとを測定しなければならない場合であっても、迅速で正確な測定が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、接触端子が接触する箇所の被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置をＸＹ軸方向駆動手段に備えており、接触端子が接触する箇所の被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定するようにしているので、請求項４の発明の効果に加えて、接触端子を被測定物の表面に接触させる必要がないため測定に際して被測定物に接触圧力が加わることがなく、弾性を有する粘着性部材に対して正確な厚みを測定することが可能となるとともに、レーザ光による厚みの測定値は接触端子を被測定物に接触させて測定した厚みの値より大きな値となるといった性質があるため、その逆の関係になっている測定点があればその測定点における厚みの値は誤りとして採用しないようにすることで、厚みの測定値の信頼性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［発明の実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１はこの発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置を示した斜視図であり、図２はこの発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の接触端子と被測定物との接触状態を示した要部断面図である。
【００２０】
図１において、１はこの発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置であって、土台２の上に剛性を有する水平に設置された定盤３を有している。定盤３の上の中央部には、被測定物４を載置する表面が平滑な基盤５が設けられている。実施の形態１では、基盤５の表面に磁力を発生し又は磁力を消去させることのできる切替手段を有する電磁石による吸着固定装置（商品名：電磁チャック、ＫＥＴ−１５３０Ｂ、カネテック（株）製）を採用している。他方、被測定物４は磁力によって吸着することのできるステンレス製の試料板６に粘着固定したものを使用することで、磁力の発生と消去とを磁力吸着装置の電気的な切替手段で実現し、被測定物４を基盤５に固定することと被測定物４を基盤５から取り外す操作を容易なものとしている。
【００２１】
ここで、実施の形態１として、吸着固定装置に電磁石の磁力を使用したものについて説明したが、この発明はこれに限らず、大気圧を応用した真空力を使用した真空チャックであってもよい。真空チャックであれば、非磁性材料の吸着が可能であるから、樹脂材料の被測定物４を直接基盤５に固定することも可能となる。さらに、多孔質セラミック真空チャックを使用すれば、ミクロンサイズの気孔径を有しているため、被測定物４がフィルムなどの薄物であっても、基盤５上に変形なく均一に吸着固定することが可能となる。
【００２２】
定盤３には、基盤５の表面と平行な平面内を任意の方向に移動できるＸＹ軸方向駆動手段７を有している。ＸＹ軸方向駆動手段７は、Ｘ軸方向（左右方向）を案内するＸ軸ガイドレール８が、基盤５の背後の位置に左右の支柱９，１０によって水平に支持された状態で定盤３に固定されている。定盤３の手前側の右隅には、人間の目の高さの位置に測定条件及び動作条件を設定できるタッチパネルキー１１と、設定した測定条件が確認できる数値表示部１２等が備えられた制御モニタ１３が取り付けられている。
【００２３】
Ｘ軸ガイドレール８にはＸ軸ガイドレール８を自在に移動できる駆動装置（図示せず）を備えたＸ方向スライダ１４が設けられており、Ｘ方向スライダ１４にはＸ軸ガイドレール８と直交するＹ軸方向（前後方向）を案内するＹ軸ガイドレール１５が設けられている。つまり、Ｙ軸ガイドレール１５の一端はＸ方向スライダ１１に固定されており、Ｙ軸ガイドレール１５の他端には垂直下方に伸びる可動支柱１６が固定され、この可動支柱１６によってＹ軸ガイドレール１５が水平に支持された状態でＸ方向スライダ１１がＸ軸方向に移動自在となっている。可動支柱１６の下端部には、定盤３に直接固定された補助Ｘ軸ガイドレール１７上を移動自在である補助スライダ１８が設けられている。
【００２４】
以上のようなＸ軸ガイドレール８、Ｘ方向スライダ１４、Ｙ軸ガイドレール１５、可動支柱１６、補助Ｘ軸ガイドレール１７とを組み合わせたＸ軸方向駆動装置により、Ｙ軸ガイドレール１５を基盤５の表面と平行な平面内のＸ軸方向の任意の位置に位置決めすることができる。
【００２５】
Ｙ軸ガイドレール１５には、Ｙ軸ガイドレール１５を自在に移動できる駆動装置（図示せず）を備えたＹ方向スライダ１９が設けられている。これにより、Ｙ方向スライダ１９を基盤５の表面と平行な平面内のＹ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＹ軸方向駆動装置が完成されている。
【００２６】
Ｙ軸ガイドレール１５を基盤５の表面と平行な平面内のＸ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＸ軸方向駆動装置と、Ｙ方向スライダ１９を基盤５の表面と平行な平面内のＹ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＹ軸方向駆動装置とにより、Ｙ方向スライダ１９を基盤５の表面と平行な平面内のＸ軸及びＹ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＸＹ軸方向駆動手段７が完成されている。
【００２７】
Ｙ方向スライダ１９には、Ｚ軸方向（上下方向）を案内するＺ軸ガイドレール２０が垂直に固定されており、Ｚ軸ガイドレール２０にはＺ軸ガイドレール２０を自在に移動できる駆動装置（図示せず）を備えたＺ方向スライダ２１が設けられている。これにより、Ｚ方向スライダ２１を基盤５の表面と垂直な平面内のＺ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＺ軸方向駆動装置が完成されている。
【００２８】
Ｚ方向スライダ２１には、接触端子２２を備えた粘着力測定装置２３と、レーザ光による非接触式厚み測定装置２４が固定されている。
【００２９】
実施の形態１では、粘着力測定装置２３には引張、圧縮を一軸にて測定しその測定結果をデジタル表示できるデジタルフォースゲージ（商品名：ＺＰ−５０Ｎ、（株）イマダ製）を採用し、接触端子２２には直径１０ｍｍの円柱形状をしたステンレス製のものを使用している。
【００３０】
粘着力測定装置２３は、接触端子２２を被測定物４の表面へ押し付ける際の押圧力と被測定物４の表面から接触端子２２を引き離す際の引張力とを測定することができるものであって、さらに、接触端子２２を被測定物４の表面に接触させることで試料板６の表面との差から
被測定物４の厚みも測定できる。
【００３１】
なお、粘着力測定装置２３として実施の形態１で採用したデジタルフォースゲージは、接触端子２２と粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサとが直接接続されているものであるが、接触端子２２と粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサとの間に緩衝部材を介在させたものであってもよい。この緩衝部材を介在させたものの場合には、接触端子２２を被測定物４の表面に接触させてからセンサに荷重が作用するまでに時間的な遅れを持たせることができるので、センサに衝撃荷重が働くことを防止できるため、粘着力測定装置２３の安全な使用が保証される。
【００３２】
レーザ光による非接触式厚み測定装置２４には、被測定物４の微細な表面凹凸による乱反射を平均化し、データのばらつきを防ぐことができるとともに、被測定物４の表面をセンジングしてレーザ光量を最適に調整できる高速・高精度ＣＣＤレーザ変位計（商品名：ＬＫ−Ｇ３５、（株）キーエンス製）を採用している。そのため、レーザ計測が苦手とされていた透明体、半透明体の被測定物４であっても実用的な計測が可能となっており、シリコーンゴムのような材料の厚み測定に最適なものといえる。
【００３３】
粘着力測定装置２３による被測定物４の厚みと粘着力を測定する場合には、図２のように、粘着力測定装置２３の接触端子２２の中心が被測定物４の表面の測定点２５と一致するようにＸＹ軸方向駆動装置７によって位置決めされるが、このとき非接触式厚み測定装置２４から発射されるレーザ光２６も、粘着力測定装置２３の接触端子２２の中心と対応する被測定物４の表面の測定点２５に照射されるように予め調整しておく。
【００３４】
図３は、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００３５】
粘着力兼厚み測定装置１には、Ｘ方向スライダ１４がＸ軸ガイドレール８を自在に移動するための駆動源としてＸ軸用ステッピングモータ２７が備えられている。また、Ｘ軸用ステッピングモータ２７の回転軸には、Ｘ軸ガイドレール８に回転可能な状態で組み込まれているボールねじ（図示せず）が連結されており、Ｘ方向スライダ１４に回転不能な状態で組み込まれているねじ部材（図示せず）とが螺合されている。これにより、Ｘ軸用ステッピングモータ２７が回転すると、ボールねじが回転することでＸ方向スライダ１４に取り付けられているねじ部材がボールねじの軸方向に移動することとなり、結果として、Ｘ軸用ステッピングモータ２７の回転量に応じてＸ方向スライダ１４がＸ軸ガイドレール８の軸方向に移動することができる。
【００３６】
また、粘着力兼厚み測定装置１には、Ｙ方向スライダ１９がＹ軸ガイドレール１５を自在に移動するための駆動源としてＹ軸用ステッピングモータ２８が備えられている。Ｙ軸用ステッピングモータ２８の回転軸には、Ｙ軸ガイドレール１５に回転可能に組み込まれているボールねじ（図示せず）が連結されており、Ｙ方向スライダ１９に回転不能に組み込まれているねじ部材（図示せず）とが螺合されている。これにより、Ｙ軸用ステッピングモータ２８が回転すると、ボールねじが回転することで回転不能な状態でＹ方向スライダ１９に取り付けられているねじ部材がボールねじの軸方向に移動することとなり、結果として、Ｙ軸用ステッピングモータ２８の回転量に応じてＹ方向スライダ１９がＹ軸ガイドレール１５の軸方向に移動することができる。
【００３７】
さらに、粘着力兼厚み測定装置１には、Ｚ方向スライダ２２がＺ軸ガイドレール２０を自在に移動するための駆動源としてＹ軸用ステッピングモータ２９が備えられている。Ｚ軸用ステッピングモータ２９の回転軸には、Ｚ軸ガイドレール２０に回転可能に組み込まれているボールねじ（図示せず）とＺ方向スライダ２２に回転不能に組み込まれているねじ部材（図示せず）とが螺合されている。これにより、Ｚ軸用ステッピングモータ２９が回転すると、ボールねじが回転することで回転不能な状態でＺ方向スライダ２２に取り付けられているねじ部材がボールねじの軸方向に移動することとなり、結果として、Ｚ軸用ステッピングモータ２９の回転量に応じてＺ方向スライダ２２がＺ軸ガイドレール２０の軸方向に移動することができる。
【００３８】
粘着力測定装置２３の接触端子２２の先端に加わる応力を粘着力測定装置２３に内蔵されているセンサによって検出し、その応力信号がマイクロコンピュータ３０に供給される。マイクロコンピュータ３０に供給された応力信号は、増幅器及びＡ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換して、粘着力測定装置２３に備えられている液晶表示装置３１、マイクロコンピュータ３０に接続されている制御モニタ１３、パソコン３２に接続されているディスプレイ３３に数値データとして表示される。
【００３９】
なお、応力信号は増幅器及びＡ／Ｄ変換器を介して表示装置の仕様に適したデジタル信号に変換されるが、増幅器及びＡ／Ｄ変換器は粘着力測定装置２３又はマイクロコンピュータ３０のいずれに組み込まれていてもよい。
【００４０】
以下、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の使用方法について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図４は、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動設定画面の一例である。図５は、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動運転画面の一例である。
【００４２】
被測定物４は、被測定物４より一回り大きい四角形をした磁石に吸着されるステンレス製の試料板６に粘着固定されているものを使用する。
【００４３】
実施の形態１の試料板６は平面形状が正方形で、縦１１０ｍｍ、横１１０ｍｍ、厚み０．８ｍｍであり、被測定物４は平面形状が長方形で、縦９０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚み１．８ｍｍである。また、測定点２５は、Ｘ軸方向ピッチ３２ｍｍ、Ｙ軸方向ピッチ３５ｍｍの９点とし、測定環境としては、温度２０℃（実測値：１９〜２３℃）、湿度５０％（実測値：４０〜６０％）とする。
【００４４】
最初に、被測定物４が粘着固定されている試料板６の４辺のうちの隣り合う２辺を、予め基盤５の所定位置に固定されているＬ字型の位置決めゲージ（図示せず）の内側に宛うようにして基盤５上に設置し、基盤５の電磁石による磁力吸着装置を機動させて磁力によって試料板６を基盤５に固定させる。
【００４５】
次に、被測定物４の粘着力と厚みを測定する前に、試料板６の表面に粘着測定装置２３の接触端子２２の先端を接触することでＺ軸方向の０点を設定する。非接触式厚み測定装置２４についても同様に、レーザ光を試料板６の表面に照射することでＺ軸方向の０点を設定する。
【００４６】
粘着力兼厚み測定装置１を機動させた初期段階では、制御モニタ１３には図４に示したような自動設定画面Ｇ１が表示されている。
【００４７】
そこで、粘着力を測定するために粘着力測定装置２３の接触端子２２を被測定物４の表面に接触させて、押し込んで、引き離す、といった動作を行わせるために、制御モニタ１３に写し出されているタッチパネルキー１１を操作することで、被測定物４の測定位置を決めるＸ軸方向の数値（ｍｍ）とＹ軸方向の数値（ｍｍ）、測定回数（回）、測定間隔（分）、Ｚ方向スライダ２１の測定下降速度の数値（ｍｍ／ｍｉｎ）と測定上昇速度の数値（ｍｍ／ｍｉｎ）、停止時間（ｓｅｃ）等の測定条件を入力する。
【００４８】
制御モニタ１３のタッチパネルキー１１で入力された数値は制御モニタ１３上の数値表示部１２で確認できるため、表示されている数値に間違いがなければ、入力した測定条件のデータをマイクロコンピュータ３０に記憶させる。
【００４９】
測定を開始する場合には、測定開始のタッチパネルキー１１を押すことで、マイクロコンピュータ３０から既に記憶されている測定条件に対応した制御信号が粘着力兼厚み測定装置１に送られ、所望の測定条件に従った動作を自動的に実行する。
【００５０】
マイクロコンピュータ３０に記憶された測定条件のデータに基づいて、マイクロコンピュータ３０からモータドライバ３４に対して入力された測定条件に対応したモータ制御信号が供給され、モータドライバ３４からのドライブ信号がＸ軸用ステッピングモータ２７、Ｙ軸用ステッピングモータ２８、Ｚ軸用ステッピングモータ２９に供給される。Ｘ軸用ステッピングモータ２７によってＸ方向スライダ１４がＸ軸ガイドレール８を移動し、Ｙ軸用ステッピングモータ２８によってＹ方向スライダ１９がＹ軸ガイドレール１５を移動することで測定点２５のＸＹ座標に位置決めされ、Ｚ軸用ステッピングモータ２９によってＺ方向スライダ２２がＺ軸ガイドレール２０を移動することで粘着力測定装置２３の接触端子２２が昇降する。
【００５１】
最初に、接触端子２２が被測定物４に押し付けられ、所定時間その状態を維持し、次に、接触端子２２を引き上げて行き、この工程で粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサの出力の変化が測定される。接触端子２２が押し付けるときの力も粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサからの応力信号をマイクロコンピュータ３０が受け、設定された値で押し付けるように制御される。以上の動作は測定点２５の数（９点）だけ繰り返される。
【００５２】
具体的には、接触端子２２を被測定物４の表面に向けてゆっくりと移動（被測定物４の表面から１ｍｍの間で２０ｍｍ／ｍｉｎ）させ、制御モニタ１３の押圧力測定値を確認しながら予め決めておいた押圧力（弱粘着（粘着力１．２ｋｇ）の場合に２００ｇ、強粘着（粘着力２．７ｋｇ）の場合に２ｋｇ）で被測定物４の表面に接触端子２２を押圧したまま所定時間（３秒間）維持する。
【００５３】
所定の押圧時間が経過したら、接触端子２２を被測定物４の表面から被測定物４から離れる方向へ一定の速度（被測定物４の表面から１ｍｍの間で１８０ｍｍ／ｍｉｎ）でゆっくりと移動し、接触端子２２が被測定物４の表面から剥離した瞬間の引張力を粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサで測定する。そして、このときの引張力をもって粘着力とする。
【００５４】
所望の測定動作が実行される自動運転の結果、粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサによって測定された接触端子２２に働く応力信号は、粘着力測定装置２３及び／又はマイクロコンピュータ３０によってディジタル信号に変換処理され、押圧力、引張力の数値及び厚みの数値が、粘着力測定装置２３に備えられている液晶表示装置３１と制御モニタ１３に表示される自動運転画面Ｇ２（図５参照）上の数値表示部１２に表示されるとともに、粘着力測定装置２３に接続されているパソコン３２のディスプレイ３３に測定点２５のＸＹ座標位置の値に対応させて、測定点の数に応じた数の数値データが一覧表示される。非接触式厚み測定装置２４には表示装置が備えられておらず、非接触式厚み測定装置２４によって測定された被測定物４の厚みの数値は、制御モニタ１３に表示されるとともに、非接触式厚み測定装置２４に接続されているパソコン３２のディスプレイ３３に測定点２５のＸＹ座標位置の値に対応させて、測定点の数に応じた数の数値データが一覧表示される。
【００５５】
通常、一つの被測定物４について、同一条件での測定を数回から数十回繰り返して行い、得られたデータに統計的処理を行って粘着力のデータとして採用するが、複数の測定点の測定値及び複数回の測定値から平均値を求めることは、パソコン３２にインストールされている一般の表計算ソフトを利用することで簡単に実現できるので、試験データの整理が容易となり試験報告書を迅速に作成することができる。
【００５６】
なお、実施の形態１では、Ｚ軸用ステッピングモータ２９によってＺ方向スライダ２１がＺ軸ガイドレール２０を移動することで、Ｚ軸方向に粘着力測定装置２３の接触端子２２が移動する機構を採用しているが、この発明はこれに限らず、Ｚ軸ガイドレール２０とＺ方向スライダ２２によるＺ軸方向駆動手段を採用せず、ＸＹ軸方向駆動手段７のＹ方向スライダ１９に粘着力測定装置２３を直接固定し、基盤５側を昇降するようにして、粘着力測定装置２３の接触端子２２がＺ軸方向の移動を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置を示した斜視図である。
【図２】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の接触端子と被測定物との接触状態を示した要部断面図であり、（ａ）は接触端子が接触した状態を示し、（ｂ）は接触端子を引き上げる状態を示している。
【図３】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動設定画面の一例である。
【図５】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動運転画面の一例である。
【図６】従来の携帯用の粘着力測定装置の斜視図である。
【図７】同携帯用の粘着力測定装置の接触端子を被測定物から引き上げる状態を示した要部断面図であり、（ａ）は接触端子を被測定物から垂直に引き上げる接触状態を示し、（ｂ）は接触端子を被測定物から斜めに引き上げる接触状態を示している。
【符号の説明】
【００５８】
１ 粘着力兼厚み測定装置
３ 定盤
４ 被測定物
５ 基盤
６ 試料板
７ ＸＹ軸方向駆動手段
８ Ｘ軸ガイドレール
１３ 制御モニタ
１４ Ｘ方向スライダ
１５ Ｙ軸ガイドレール
１９ Ｙ方向スライダ
２０ Ｚ軸ガイドレール
２１ Ｚ方向スライダ
２２ 接触端子
２３ 粘着力測定装置
２４ 非接触式厚み測定装置
２５ 測定点
２７ Ｘ軸用ステッピングモータ
２８ Ｙ軸用ステッピングモータ
２９ Ｚ軸用ステッピングモータ
３０ マイクロコンピュータ
３２ パソコン
３３ ディスプレイ
３４ モータドライバ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘着性を有する部材、例えば、シリコーンゴム板等の粘着力を測定する粘着力兼厚み測定装置及びその測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、未加硫ゴムシートをタイヤ部品に巻き付けて生タイヤを製造する際、未加硫ゴムシートの粘着力が作業性及び、その後の品質に影響を及ぼすため、粘着力が或る範囲を外れないようにすることが重要であり、所定ロット毎等に未加硫ゴムシートの一部を切り取って、粘着力測定用の被測定物を作製し、その被測定物の粘着力の測定を行っていた。
【０００３】
この場合の粘着力測定装置としては、例えば、生タイヤの製造に種々の未加硫ゴムシートの未加硫ゴムの粘着力を測定するための押圧力及び引張力を測定可能な手で把持できる小型の携帯可能な粘着力測定装置（例えば、日本計測システム（株）製のハンディーフォース・ゲージＨＦシリーズ等）が使用されていた（特許文献１を参照）。
【０００４】
この携帯用の粘着力測定装置を使用した粘着力の測定は、図６に示したように、粘着力測定装置本体１００から突出するシャフト１０２の先端には円板状の粘着力測定用接触端子１０４が取り付けられ、この粘着力測定用接触端子１０４を測定対象である未加硫ゴムシート１０６に所定の荷重で平行に押し付け、その後、ハンディーフォースゲージ本体１００を手で把持しながら未加硫ゴムシート１０６から離れる方向へゆっくりと移動し（図７（ａ）参照）、粘着力測定用接触端子１０４が未加硫ゴムシート１０６から離れる瞬間の引張荷重を読取っていた。
【０００５】
しかしながら、正確な粘着力を測定するには、粘着力測定用接触端子１０４の接触面を未加硫ゴムシート１０６の表面と平行に保ったまま移動する必要があり、図７（ｂ）に示すように未加硫ゴムシート１０６の測定表面に対して斜めに引っ張ると測定値が大きく変動する問題があるため、正確な粘着力を測定することは熟練者でも困難であった。
【０００６】
そのため、携帯用の粘着力測定装置を使用した粘着力の測定方法は、担当者レベルの確認作業としての利用に留まり、実際の品質管理にあたっては、測定者の熟練度に左右されることのない固定型の大型の粘着力測定装置が使用されていたが、従来の固定型の粘着力測定装置は設備が大がかりなものであって、操作が面倒で設備費が高いといった問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１５９５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、従来の携帯用の粘着力測定装置と固定型の粘着力測定装置の問題点を解消した、測定作業が容易で、短時間で正確な粘着力の測定を行うことのできる粘着力兼厚み測定装置及びその測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような課題を実現するため、請求項１に係る発明は、基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを備えた粘着力測定装置であって、前記ＸＹ軸方向駆動手段には、前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加え、前記接触端子を垂直方向に昇降させるためのＺ軸方向駆動手段と、予め設定された条件で前記接触端子が昇降するように、前記Ｚ軸方向駆動手段に対して制御信号を供給する制御手段と、前記接触端子に加わる応力を検出するための前記接触端子と結合されたセンサと、前記センサからの検出信号を処理して一つの前記被測定物に対する複数の測定点における前記接触端子に作用する押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値を表示装置に一覧表示するためのデータ処理手段とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記被測定物は磁力又は真空力によって吸着することのできる試料板に粘着固定されたものであり、前記基盤にはその表面に吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる切替手段を有する吸着固定装置を備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の粘着力兼厚みの測定方法の発明は、基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを設けた粘着力兼厚み測定装置を使用した測定方法であって、前記接触端子を前記被測定物に接触させてその厚みを測定する工程と、前記被測定物の厚みを測定した位置で、前記接触端子を前記被測定物側に押し込んで所定の圧力を加えたときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程と、前記接触端子を前記被測定物から引き上げるときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程とを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加えて、前記ＸＹ軸方向駆動手段には、レーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えており、該非接触式厚み測定装置から発射されるレーザ光を前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面に照射して被測定物の厚みを測定するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は以上のような構成を有するため、請求項１に記載の発明によれば、ＸＹ軸方向駆動手段によって被測定物の表面の任意の位置に移動した後、接触端子を垂直方向に移動させることで被測定物が接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定することができる。しかも、接触端子の表面が被測定物の表面に対して平行な状態で移動可能であるから被測定物が接触端子に作用する押圧力及び引張力を正確に測定することができる。さらに、ＸＹ軸方向駆動手段には、接触端子が接触する箇所の被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定手段を備えているので、被測定物の粘着力の測定のみならず被測定物の厚みも同時に測定することができる。しかも、被測定物の厚みの測定はレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定するといった非接触式であるため、接触端子を被測定物の表面に接触させる必要がないので測定に際して被測定物に接触圧力が加わることがなく、弾性を有する粘着性部材に対して正確な厚みを測定することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、表示装置に一つの被測定物に対する複数の測定点における接触端子に作用する押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値が逐次一覧表示されるので、請求項１の発明の効果に加えて、複数の測定値のばらつきを逐次確認できるから、被測定物の設置不良やその他の不慮の事故による測定不良を早期に発見し測定作業を中断することが可能となり、無駄な測定作業の発生を防止することができる。また、押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値が一覧表示されているデータを使って、これらの測定値の統計的処理を既存の表計算ソフト等容易に行うことができるから、試験報告書等の試験資料の作成が迅速に行える。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、被測定物は磁力又は真空力によって吸着することのできる試料板に粘着固定されたものであり、基盤にはその表面に吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる試料板に粘着固定されたものであり、吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる切替手段を有する吸着固定装置を備えているので、請求項１又は２の発明の効果に加えて、被測定物を基盤に固定する場合には被測定物を粘着固定した試料板を基盤に載置して基盤の表面に吸着力を発生させ、被測定物を基盤から取り外す場合には基盤の表面の吸着力を消去させてから被測定物を粘着固定した試料板を基盤から持ち上げればよい。したがって、被測定物の基盤に対する固定作業と取り外し作業が吸着力の発生・消去の切替手段のみでよいので、機械的なクランプを使用する場合のような調整作業が不要であるから、初心者でも取り扱うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、接触端子を被測定物に接触させてその厚みを測定した直後に、被測定物の厚みを測定した位置で、接触端子を被測定物側に押し込んで所定の圧力を加えてから接触端子を被測定物から引き上げるときに接触端子に生じる応力を測定するようにしているので、接触端子を被測定物の表面に接触させて被測定物の厚みを測定することと、接触端子に作用する押圧力及び引張力から被測定物の粘着力を測定することとが、同一の測定点での１サイクルの測定動作として実行されるため、同一の測定点における粘着力の測定と厚みの測定との間でＸＹ軸方向駆動手段を使用することがない。そのため、同一の測定点における粘着力と厚みを測定する際の測定点の座標のずれが生じることがない。したがって、複数箇所の粘着力と厚みとを測定しなければならない場合であっても、迅速で正確な測定が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、接触端子が接触する箇所の被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置をＸＹ軸方向駆動手段に備えており、接触端子が接触する箇所の被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定するようにしているので、請求項４の発明の効果に加えて、接触端子を被測定物の表面に接触させる必要がないため測定に際して被測定物に接触圧力が加わることがなく、弾性を有する粘着性部材に対して正確な厚みを測定することが可能となるとともに、レーザ光による厚みの測定値は接触端子を被測定物に接触させて測定した厚みの値より大きな値となるといった性質があるため、その逆の関係になっている測定点があればその測定点における厚みの値は誤りとして採用しないようにすることで、厚みの測定値の信頼性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［発明の実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１はこの発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置を示した斜視図であり、図２はこの発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の接触端子と被測定物との接触状態を示した要部断面図である。
【００２０】
図１において、１はこの発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置であって、土台２の上に剛性を有する水平に設置された定盤３を有している。定盤３の上の中央部には、被測定物４を載置する表面が平滑な基盤５が設けられている。実施の形態１では、基盤５の表面に磁力を発生し又は磁力を消去させることのできる切替手段を有する電磁石による吸着固定装置（商品名：電磁チャック、ＫＥＴ−１５３０Ｂ、カネテック（株）製）を採用している。他方、被測定物４は磁力によって吸着することのできるステンレス製の試料板６に粘着固定したものを使用することで、磁力の発生と消去とを磁力吸着装置の電気的な切替手段で実現し、被測定物４を基盤５に固定することと被測定物４を基盤５から取り外す操作を容易なものとしている。
【００２１】
ここで、実施の形態１として、吸着固定装置に電磁石の磁力を使用したものについて説明したが、この発明はこれに限らず、大気圧を応用した真空力を使用した真空チャックであってもよい。真空チャックであれば、非磁性材料の吸着が可能であるから、樹脂材料の被測定物４を直接基盤５に固定することも可能となる。さらに、多孔質セラミック真空チャックを使用すれば、ミクロンサイズの気孔径を有しているため、被測定物４がフィルムなどの薄物であっても、基盤５上に変形なく均一に吸着固定することが可能となる。
【００２２】
定盤３には、基盤５の表面と平行な平面内を任意の方向に移動できるＸＹ軸方向駆動手段７を有している。ＸＹ軸方向駆動手段７は、Ｘ軸方向（左右方向）を案内するＸ軸ガイドレール８が、基盤５の背後の位置に左右の支柱９，１０によって水平に支持された状態で定盤３に固定されている。定盤３の手前側の右隅には、人間の目の高さの位置に測定条件及び動作条件を設定できるタッチパネルキー１１と、設定した測定条件が確認できる数値表示部１２等が備えられた制御モニタ１３が取り付けられている。
【００２３】
Ｘ軸ガイドレール８にはＸ軸ガイドレール８を自在に移動できる駆動装置（図示せず）を備えたＸ方向スライダ１４が設けられており、Ｘ方向スライダ１４にはＸ軸ガイドレール８と直交するＹ軸方向（前後方向）を案内するＹ軸ガイドレール１５が設けられている。つまり、Ｙ軸ガイドレール１５の一端はＸ方向スライダ１１に固定されており、Ｙ軸ガイドレール１５の他端には垂直下方に伸びる可動支柱１６が固定され、この可動支柱１６によってＹ軸ガイドレール１５が水平に支持された状態でＸ方向スライダ１１がＸ軸方向に移動自在となっている。可動支柱１６の下端部には、定盤３に直接固定された補助Ｘ軸ガイドレール１７上を移動自在である補助スライダ１８が設けられている。
【００２４】
以上のようなＸ軸ガイドレール８、Ｘ方向スライダ１４、Ｙ軸ガイドレール１５、可動支柱１６、補助Ｘ軸ガイドレール１７とを組み合わせたＸ軸方向駆動装置により、Ｙ軸ガイドレール１５を基盤５の表面と平行な平面内のＸ軸方向の任意の位置に位置決めすることができる。
【００２５】
Ｙ軸ガイドレール１５には、Ｙ軸ガイドレール１５を自在に移動できる駆動装置（図示せず）を備えたＹ方向スライダ１９が設けられている。これにより、Ｙ方向スライダ１９を基盤５の表面と平行な平面内のＹ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＹ軸方向駆動装置が完成されている。
【００２６】
Ｙ軸ガイドレール１５を基盤５の表面と平行な平面内のＸ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＸ軸方向駆動装置と、Ｙ方向スライダ１９を基盤５の表面と平行な平面内のＹ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＹ軸方向駆動装置とにより、Ｙ方向スライダ１９を基盤５の表面と平行な平面内のＸ軸及びＹ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＸＹ軸方向駆動手段７が完成されている。
【００２７】
Ｙ方向スライダ１９には、Ｚ軸方向（上下方向）を案内するＺ軸ガイドレール２０が垂直に固定されており、Ｚ軸ガイドレール２０にはＺ軸ガイドレール２０を自在に移動できる駆動装置（図示せず）を備えたＺ方向スライダ２１が設けられている。これにより、Ｚ方向スライダ２１を基盤５の表面と垂直な平面内のＺ軸方向の任意の位置に位置決めすることができるＺ軸方向駆動装置が完成されている。
【００２８】
Ｚ方向スライダ２１には、接触端子２２を備えた粘着力測定装置２３と、レーザ光による非接触式厚み測定装置２４が固定されている。
【００２９】
実施の形態１では、粘着力測定装置２３には引張、圧縮を一軸にて測定しその測定結果をデジタル表示できるデジタルフォースゲージ（商品名：ＺＰ−５０Ｎ、（株）イマダ製）を採用し、接触端子２２には直径１０ｍｍの円柱形状をしたステンレス製のものを使用している。
【００３０】
粘着力測定装置２３は、接触端子２２を被測定物４の表面へ押し付ける際の押圧力と被測定物４の表面から接触端子２２を引き離す際の引張力とを測定することができるものであって、さらに、接触端子２２を被測定物４の表面に接触させることで試料板６の表面との差から
被測定物４の厚みも測定できる。
【００３１】
なお、粘着力測定装置２３として実施の形態１で採用したデジタルフォースゲージは、接触端子２２と粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサとが直接接続されているものであるが、接触端子２２と粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサとの間に緩衝部材を介在させたものであってもよい。この緩衝部材を介在させたものの場合には、接触端子２２を被測定物４の表面に接触させてからセンサに荷重が作用するまでに時間的な遅れを持たせることができるので、センサに衝撃荷重が働くことを防止できるため、粘着力測定装置２３の安全な使用が保証される。
【００３２】
レーザ光による非接触式厚み測定装置２４には、被測定物４の微細な表面凹凸による乱反射を平均化し、データのばらつきを防ぐことができるとともに、被測定物４の表面をセンジングしてレーザ光量を最適に調整できる高速・高精度ＣＣＤレーザ変位計（商品名：ＬＫ−Ｇ３５、（株）キーエンス製）を採用している。そのため、レーザ計測が苦手とされていた透明体、半透明体の被測定物４であっても実用的な計測が可能となっており、シリコーンゴムのような材料の厚み測定に最適なものといえる。
【００３３】
粘着力測定装置２３による被測定物４の厚みと粘着力を測定する場合には、図２のように、粘着力測定装置２３の接触端子２２の中心が被測定物４の表面の測定点２５と一致するようにＸＹ軸方向駆動装置７によって位置決めされるが、このとき非接触式厚み測定装置２４から発射されるレーザ光２６も、粘着力測定装置２３の接触端子２２の中心と対応する被測定物４の表面の測定点２５に照射されるように予め調整しておく。
【００３４】
図３は、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００３５】
粘着力兼厚み測定装置１には、Ｘ方向スライダ１４がＸ軸ガイドレール８を自在に移動するための駆動源としてＸ軸用ステッピングモータ２７が備えられている。また、Ｘ軸用ステッピングモータ２７の回転軸には、Ｘ軸ガイドレール８に回転可能な状態で組み込まれているボールねじ（図示せず）が連結されており、Ｘ方向スライダ１４に回転不能な状態で組み込まれているねじ部材（図示せず）とが螺合されている。これにより、Ｘ軸用ステッピングモータ２７が回転すると、ボールねじが回転することでＸ方向スライダ１４に取り付けられているねじ部材がボールねじの軸方向に移動することとなり、結果として、Ｘ軸用ステッピングモータ２７の回転量に応じてＸ方向スライダ１４がＸ軸ガイドレール８の軸方向に移動することができる。
【００３６】
また、粘着力兼厚み測定装置１には、Ｙ方向スライダ１９がＹ軸ガイドレール１５を自在に移動するための駆動源としてＹ軸用ステッピングモータ２８が備えられている。Ｙ軸用ステッピングモータ２８の回転軸には、Ｙ軸ガイドレール１５に回転可能に組み込まれているボールねじ（図示せず）が連結されており、Ｙ方向スライダ１９に回転不能に組み込まれているねじ部材（図示せず）とが螺合されている。これにより、Ｙ軸用ステッピングモータ２８が回転すると、ボールねじが回転することで回転不能な状態でＹ方向スライダ１９に取り付けられているねじ部材がボールねじの軸方向に移動することとなり、結果として、Ｙ軸用ステッピングモータ２８の回転量に応じてＹ方向スライダ１９がＹ軸ガイドレール１５の軸方向に移動することができる。
【００３７】
さらに、粘着力兼厚み測定装置１には、Ｚ方向スライダ２２がＺ軸ガイドレール２０を自在に移動するための駆動源としてＹ軸用ステッピングモータ２９が備えられている。Ｚ軸用ステッピングモータ２９の回転軸には、Ｚ軸ガイドレール２０に回転可能に組み込まれているボールねじ（図示せず）とＺ方向スライダ２２に回転不能に組み込まれているねじ部材（図示せず）とが螺合されている。これにより、Ｚ軸用ステッピングモータ２９が回転すると、ボールねじが回転することで回転不能な状態でＺ方向スライダ２２に取り付けられているねじ部材がボールねじの軸方向に移動することとなり、結果として、Ｚ軸用ステッピングモータ２９の回転量に応じてＺ方向スライダ２２がＺ軸ガイドレール２０の軸方向に移動することができる。
【００３８】
粘着力測定装置２３の接触端子２２の先端に加わる応力を粘着力測定装置２３に内蔵されているセンサによって検出し、その応力信号がマイクロコンピュータ３０に供給される。マイクロコンピュータ３０に供給された応力信号は、増幅器及びＡ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換して、粘着力測定装置２３に備えられている液晶表示装置３１、マイクロコンピュータ３０に接続されている制御モニタ１３、パソコン３２に接続されているディスプレイ３３に数値データとして表示される。
【００３９】
なお、応力信号は増幅器及びＡ／Ｄ変換器を介して表示装置の仕様に適したデジタル信号に変換されるが、増幅器及びＡ／Ｄ変換器は粘着力測定装置２３又はマイクロコンピュータ３０のいずれに組み込まれていてもよい。
【００４０】
以下、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の使用方法について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図４は、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動設定画面の一例である。図５は、この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動運転画面の一例である。
【００４２】
被測定物４は、被測定物４より一回り大きい四角形をした磁石に吸着されるステンレス製の試料板６に粘着固定されているものを使用する。
【００４３】
実施の形態１の試料板６は平面形状が正方形で、縦１１０ｍｍ、横１１０ｍｍ、厚み０．８ｍｍであり、被測定物４は平面形状が長方形で、縦９０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚み１．８ｍｍである。また、測定点２５は、Ｘ軸方向ピッチ３２ｍｍ、Ｙ軸方向ピッチ３５ｍｍの９点とし、測定環境としては、温度２０℃（実測値：１９〜２３℃）、湿度５０％（実測値：４０〜６０％）とする。
【００４４】
最初に、被測定物４が粘着固定されている試料板６の４辺のうちの隣り合う２辺を、予め基盤５の所定位置に固定されているＬ字型の位置決めゲージ（図示せず）の内側に宛うようにして基盤５上に設置し、基盤５の電磁石による磁力吸着装置を機動させて磁力によって試料板６を基盤５に固定させる。
【００４５】
次に、被測定物４の粘着力と厚みを測定する前に、試料板６の表面に粘着測定装置２３の接触端子２２の先端を接触することでＺ軸方向の０点を設定する。非接触式厚み測定装置２４についても同様に、レーザ光を試料板６の表面に照射することでＺ軸方向の０点を設定する。
【００４６】
粘着力兼厚み測定装置１を機動させた初期段階では、制御モニタ１３には図４に示したような自動設定画面Ｇ１が表示されている。
【００４７】
そこで、粘着力を測定するために粘着力測定装置２３の接触端子２２を被測定物４の表面に接触させて、押し込んで、引き離す、といった動作を行わせるために、制御モニタ１３に写し出されているタッチパネルキー１１を操作することで、被測定物４の測定位置を決めるＸ軸方向の数値（ｍｍ）とＹ軸方向の数値（ｍｍ）、測定回数（回）、測定間隔（分）、Ｚ方向スライダ２１の測定下降速度の数値（ｍｍ／ｍｉｎ）と測定上昇速度の数値（ｍｍ／ｍｉｎ）、停止時間（ｓｅｃ）等の測定条件を入力する。
【００４８】
制御モニタ１３のタッチパネルキー１１で入力された数値は制御モニタ１３上の数値表示部１２で確認できるため、表示されている数値に間違いがなければ、入力した測定条件のデータをマイクロコンピュータ３０に記憶させる。
【００４９】
測定を開始する場合には、測定開始のタッチパネルキー１１を押すことで、マイクロコンピュータ３０から既に記憶されている測定条件に対応した制御信号が粘着力兼厚み測定装置１に送られ、所望の測定条件に従った動作を自動的に実行する。
【００５０】
マイクロコンピュータ３０に記憶された測定条件のデータに基づいて、マイクロコンピュータ３０からモータドライバ３４に対して入力された測定条件に対応したモータ制御信号が供給され、モータドライバ３４からのドライブ信号がＸ軸用ステッピングモータ２７、Ｙ軸用ステッピングモータ２８、Ｚ軸用ステッピングモータ２９に供給される。Ｘ軸用ステッピングモータ２７によってＸ方向スライダ１４がＸ軸ガイドレール８を移動し、Ｙ軸用ステッピングモータ２８によってＹ方向スライダ１９がＹ軸ガイドレール１５を移動することで測定点２５のＸＹ座標に位置決めされ、Ｚ軸用ステッピングモータ２９によってＺ方向スライダ２２がＺ軸ガイドレール２０を移動することで粘着力測定装置２３の接触端子２２が昇降する。
【００５１】
最初に、接触端子２２が被測定物４に押し付けられ、所定時間その状態を維持し、次に、接触端子２２を引き上げて行き、この工程で粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサの出力の変化が測定される。接触端子２２が押し付けるときの力も粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサからの応力信号をマイクロコンピュータ３０が受け、設定された値で押し付けるように制御される。以上の動作は測定点２５の数（９点）だけ繰り返される。
【００５２】
具体的には、接触端子２２を被測定物４の表面に向けてゆっくりと移動（被測定物４の表面から１ｍｍの間で２０ｍｍ／ｍｉｎ）させ、制御モニタ１３の押圧力測定値を確認しながら予め決めておいた押圧力（弱粘着（粘着力１．２ｋｇ）の場合に２００ｇ、強粘着（粘着力２．７ｋｇ）の場合に２ｋｇ）で被測定物４の表面に接触端子２２を押圧したまま所定時間（３秒間）維持する。
【００５３】
所定の押圧時間が経過したら、接触端子２２を被測定物４の表面から被測定物４から離れる方向へ一定の速度（被測定物４の表面から１ｍｍの間で１８０ｍｍ／ｍｉｎ）でゆっくりと移動し、接触端子２２が被測定物４の表面から剥離した瞬間の引張力を粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサで測定する。そして、このときの引張力をもって粘着力とする。
【００５４】
所望の測定動作が実行される自動運転の結果、粘着力測定装置２３に内蔵されたセンサによって測定された接触端子２２に働く応力信号は、粘着力測定装置２３及び／又はマイクロコンピュータ３０によってディジタル信号に変換処理され、押圧力、引張力の数値及び厚みの数値が、粘着力測定装置２３に備えられている液晶表示装置３１と制御モニタ１３に表示される自動運転画面Ｇ２（図５参照）上の数値表示部１２に表示されるとともに、粘着力測定装置２３に接続されているパソコン３２のディスプレイ３３に測定点２５のＸＹ座標位置の値に対応させて、測定点の数に応じた数の数値データが一覧表示される。非接触式厚み測定装置２４には表示装置が備えられておらず、非接触式厚み測定装置２４によって測定された被測定物４の厚みの数値は、制御モニタ１３に表示されるとともに、非接触式厚み測定装置２４に接続されているパソコン３２のディスプレイ３３に測定点２５のＸＹ座標位置の値に対応させて、測定点の数に応じた数の数値データが一覧表示される。
【００５５】
通常、一つの被測定物４について、同一条件での測定を数回から数十回繰り返して行い、得られたデータに統計的処理を行って粘着力のデータとして採用するが、複数の測定点の測定値及び複数回の測定値から平均値を求めることは、パソコン３２にインストールされている一般の表計算ソフトを利用することで簡単に実現できるので、試験データの整理が容易となり試験報告書を迅速に作成することができる。
【００５６】
なお、実施の形態１では、Ｚ軸用ステッピングモータ２９によってＺ方向スライダ２１がＺ軸ガイドレール２０を移動することで、Ｚ軸方向に粘着力測定装置２３の接触端子２２が移動する機構を採用しているが、この発明はこれに限らず、Ｚ軸ガイドレール２０とＺ方向スライダ２２によるＺ軸方向駆動手段を採用せず、ＸＹ軸方向駆動手段７のＹ方向スライダ１９に粘着力測定装置２３を直接固定し、基盤５側を昇降するようにして、粘着力測定装置２３の接触端子２２がＺ軸方向の移動を実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置を示した斜視図である。
【図２】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の接触端子と被測定物との接触状態を示した要部断面図であり、（ａ）は接触端子が接触した状態を示し、（ｂ）は接触端子を引き上げる状態を示している。
【図３】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動設定画面の一例である。
【図５】同実施の形態１に係る粘着力兼厚み測定装置の一部である制御モニタの自動運転画面の一例である。
【図６】従来の携帯用の粘着力測定装置の斜視図である。
【図７】同携帯用の粘着力測定装置の接触端子を被測定物から引き上げる状態を示した要部断面図であり、（ａ）は接触端子を被測定物から垂直に引き上げる接触状態を示し、（ｂ）は接触端子を被測定物から斜めに引き上げる接触状態を示している。
【符号の説明】
【００５８】
１ 粘着力兼厚み測定装置
３ 定盤
４ 被測定物
５ 基盤
６ 試料板
７ ＸＹ軸方向駆動手段
８ Ｘ軸ガイドレール
１３ 制御モニタ
１４ Ｘ方向スライダ
１５ Ｙ軸ガイドレール
１９ Ｙ方向スライダ
２０ Ｚ軸ガイドレール
２１ Ｚ方向スライダ
２２ 接触端子
２３ 粘着力測定装置
２４ 非接触式厚み測定装置
２５ 測定点
２７ Ｘ軸用ステッピングモータ
２８ Ｙ軸用ステッピングモータ
２９ Ｚ軸用ステッピングモータ
３０ マイクロコンピュータ
３２ パソコン
３３ ディスプレイ
３４ モータドライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを備えた粘着力測定装置であって、前記ＸＹ軸方向駆動手段には、前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えていることを特徴とする粘着力兼厚み測定装置。
【請求項２】
前記接触端子を垂直方向に昇降させるためのＺ軸方向駆動手段と、予め設定された条件で前記接触端子が昇降するように、前記Ｚ軸方向駆動手段に対して制御信号を供給する制御手段と、前記接触端子に加わる応力を検出するための前記接触端子と結合されたセンサと、前記センサからの検出信号を処理して一つの前記被測定物に対する複数の測定点における前記接触端子に作用する押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値を表示装置に一覧表示するためのデータ処理手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の粘着力兼厚み測定装置。
【請求項３】
前記被測定物は磁力又は真空力によって吸着することのできる試料板に粘着固定されたものであり、前記基盤にはその表面に吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる切替手段を有する吸着固定装置を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粘着力兼厚み測定装置。
【請求項４】
基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを設けた粘着力兼厚み測定装置を使用した測定方法であって、前記接触端子を前記被測定物に接触させてその厚みを測定する工程と、前記被測定物の厚みを測定した位置で、前記接触端子を前記被測定物側に押し込んで所定の圧力を加えたときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程と、前記接触端子を前記被測定物から引き上げるときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程とを有することを特徴とする粘着力兼厚みの測定方法。
【請求項５】
前記ＸＹ軸方向駆動手段には、レーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えており、該非接触式厚み測定装置から発射されるレーザ光を前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面に照射して被測定物の厚みを測定するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の粘着力兼厚みの測定方法。
【請求項１】
基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを備えた粘着力測定装置であって、前記ＸＹ軸方向駆動手段には、前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面にレーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えていることを特徴とする粘着力兼厚み測定装置。
【請求項２】
前記接触端子を垂直方向に昇降させるためのＺ軸方向駆動手段と、予め設定された条件で前記接触端子が昇降するように、前記Ｚ軸方向駆動手段に対して制御信号を供給する制御手段と、前記接触端子に加わる応力を検出するための前記接触端子と結合されたセンサと、前記センサからの検出信号を処理して一つの前記被測定物に対する複数の測定点における前記接触端子に作用する押圧力及び引張力の測定値及び厚みの測定値を表示装置に一覧表示するためのデータ処理手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の粘着力兼厚み測定装置。
【請求項３】
前記被測定物は磁力又は真空力によって吸着することのできる試料板に粘着固定されたものであり、前記基盤にはその表面に吸着力を発生し又は吸着力を消去させることのできる切替手段を有する吸着固定装置を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粘着力兼厚み測定装置。
【請求項４】
基盤上に載置した被測定物の表面に接触させる接触端子を前記被測定物の表面と平行な平面の任意の位置に移動可能なＸＹ軸方向駆動手段と、前記接触端子を垂直方向に移動させることで前記被測定物が前記接触端子に作用する押圧力及び引張力を測定する測定手段とを設けた粘着力兼厚み測定装置を使用した測定方法であって、前記接触端子を前記被測定物に接触させてその厚みを測定する工程と、前記被測定物の厚みを測定した位置で、前記接触端子を前記被測定物側に押し込んで所定の圧力を加えたときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程と、前記接触端子を前記被測定物から引き上げるときに前記接触端子に生じる応力を測定する工程とを有することを特徴とする粘着力兼厚みの測定方法。
【請求項５】
前記ＸＹ軸方向駆動手段には、レーザ光を照射して被測定物の厚みを測定する非接触式厚み測定装置を備えており、該非接触式厚み測定装置から発射されるレーザ光を前記接触端子が接触する箇所の前記被測定物の表面に照射して被測定物の厚みを測定するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の粘着力兼厚みの測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１０１４０２（Ｐ２００７−１０１４０２Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９２５０２（Ｐ２００５−２９２５０２）
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月５日（２００５．１０．５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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