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EP0243961B1

Film thickness measuring device

Abstract

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EP0243961B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 14

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Expired 29 April 2007, 19.4 years ago.

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7 claims: 7 independent, 0 dependent

  1. 1
    A film thickness measuring device for measuring the thickness t of a film formed on a sheet member (3) which is conveyed with the rotation of a rotary shaft (1) while being kept in close contact with said rotary shaft (1), comprising:a light shielding member (2) disposed in parallel with said rotary shaft (1) with a predetermined distance therebetween;means (4,5,18,19) for generating first and second laser beams (4a,5a);means for receiving (11,12) said first and second laser beams after these have passed through the space between said shielding member (2) and said shaft (1) and converting said first and second laser beams into first and second electric signals, respectively;and    arithmetic means (15) for carrying out an arithmetic operation to obtain the thickness t of said film;characterized by    means (6) for repeatedly scanning across a first space between said light shielding member (2) and the surface of said rotary shaft (1) with the first laser beam (4a) and across a second space between said light shielding member (2) and the surface of said film with the second laser beam (5a);means (17) for detecting the rotation speed of said rotary shaft (1), which is coupled to said arithmetic means (15);and    counting means (13, 14) for counting the pulse widths of the signals from the receiving and converting means (11,12) being adapted to count the pulse widths of a plurality of said first and second electric signals for a period of time defined by the output of said rotation speed detecting means (17);said arithmetic means (15) being adapted to average said plurality of first and second counted values so as to obtain the thickness of said film based on said first and second averaged values. 1. Dispositif pour la mesure de l'épaisseur d'une couche, pour mesurer l'épaisseur t d'une couche formée sur un élément de feuillet (3) qui est transporté avec la rotation d'un arbre rotatif (1) tout en restant en contact étroit avec ledit arbre rotatif (1), comprenant :    un élément de protection de la lumière (2) disposé en parallèle avec ledit arbre rotatif (1) avec une distance prédéterminée entre eux;des moyens (4, 5, 18, 19) pour générer des premier et deuxième faisceaux laser (4a, 5a);des moyens pour recevoir (11, 12) lesdits premier et deuxième faisceaux laser, après que ceux-ci soient passés à travers l'espace entre ledit élément de protection (2) et ledit arbre (1) et pour convertir lesdits premier et deuxième faisceaux laser en des premiers et deuxièmes signaux électriques, respectivement;et    des moyens arithmétiques (15) pour réaliser une opération arithmétique, pour obtenir l'épaisseur t de ladite couche;caractérisé par :    des moyens (6) pour balayer à plusieurs reprises un premier espace entre ledit élément de protection de la lumière (2) et la surface dudit arbre rotatif (1) avec le premier faisceau laser (4a), et un deuxième espace entre ledit élément de protection de la lumière (2) et la surface de ladite couche avec le deuxième faisceau laser (5a);des moyens (17) pour détecter la vitesse de rotation dudit arbre rotatif (1), qui sont couplés auxdits moyens arithmétiques (15);et    des moyens de comptage (13, 14) pour compter les largeurs d'impulsions des signaux en provenance des moyens de réception et de conversion (11, 12), adaptés à compter les largeurs d'impulsions d'une pluralité desdits premiers et deuxièmes signaux électriques pour une période de temps définie par la sortie desdits moyens (17) de détection de la vitesse de rotation;lesdits moyens arithmétiques (15) étant adaptés pour faire la moyenne de ladite pluralité des premières et deuxièmes valeurs, de façon à obtenir l'épaisseur de ladite couche basée sur lesdites première et deuxième valeurs moyennes. 1. Filmdickenmeßvorrichtung zum Messen der Dicke t eines auf einem Blattteil (3) gebildeten Filmes, welches mit der Umdrehung einer drehenden Welle (1) transportiert wird, während es in engem Kontakt mit der Drehwelle (1) gehalten wird, mit    einem Lichtabschirmteil (2), welches parallel zu der Drehwelle (1) in einem vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet ist;einer Einrichtung (4, 5, 18, 19) zwischen dem Abschirmteil (2) und der Welle (1) zum Erzeugen erster und zweiter Laserstrahlen (4a, 5a);einer Einrichtung zum Empfangen (11, 12) der ersten und zweiten Laserstrahlen, nachdem diese den Raum zwischen dem Abschirmteil (2) und der Welle (1) passiert haben, und zum Umwandeln der ersten und zweiten Laserstrahlen in erste bzw. zweite elektrische Signale;und    einer Arithmetikeinrichtung (15) zum Durchführen einer arithmetischen Operation, um die Dicke t des Filmes zu erhalten;gekennzeichnet durch    eine Einrichtung (6) zum wiederholten Abtasten über einen ersten Raum zwischen dem Lichtabschirmteil (2) und der Oberfläche der drehenden Welle (1) mit dem ersten Laserstrahl (4a), und über einen zweiten Raum zwischen dem Lichtabschirmteil (2) und der Oberfläche des Films mit dem zweiten Laserstrahl (5a);eine Einrichtung (17) zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit der drehenden Welle (1), welche an die Arithmetikeinrichtung (15) gekoppelt ist;und    eine Zähleinrichtung (13, 14) zum Zählen der Impulsbreiten der Signale der Empfangs- und Umwandlungseinrichtungen (11, 12), welche angepaßt ist, die Impulsbreiten eine Vielzahl von den ersten und zweiten elektrischen Signalen für eine Zeitperiode zu zählen, welche durch die Ausgabe der Drehgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (17) definiert wird;wobei die Arithmetikeinrichtung (15) angepaßt ist, die Vielzahl von ersten und zweiten Werten zu mitteln, um die Dicke des Films auf der Grundlage der ersten und zweiten gemittelten Werte zu erhalten.
  2. 2
    Dispositif pour la mesure de l'épaisseur d'une couche tel que défini dans la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de détection (17) sont adaptés pour sortir un signal impulsionnel produit à chaque rotation dudit arbre rotatif (1). 2. Filmdickenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoreinrichtung (17) angepaßt ist, ein Impulssignal auszugeben, welches bei jeder Drehung der drehenden Welle (1) erzeugt wird. 2. The film thickness measuring device as defined in claim 1, wherein said detecting means (17) is adapted to output a pulse signal produced every rotation of said rotary shaft (1).
  3. 3
    Dispositif pour la mesure de l'épaisseur d'une couche tel que défini dans la revendication 1, dans lequel lesdits moyens arithmétiques (15) sont adaptés pour calculer l'épaisseur t de ladite couche selon les expressions suivantes :tx = to (1 - b̲​m/a̲​m)t̲ = tx - T où am est une valeur moyenne desdits premiers signaux électriques, bm est une valeur moyenne desdits deuxièmes signaux électriques, to est une largeur dudit premier espace, tx est une épaisseur totale de ladite couche et dudit feuillet (3) et T est une épaisseur moyenne dudit feuillet, qui était connue. 3. Filmdickenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Arithmetikeinrichtung (15) angepaßt ist, die Dicke t des Films gemäß den folgenden Ausdrücken zu berechnen:tx = t₀ (1 - b̲​av/a̲​av)t̲ = tx - T worin aav ein gemittelter Wert der ersten elektrischen Signale ist, bav ein gemittelter Wert der zweiten elektrischen Signale ist t₀ eine Breite des ersten Raumes, tx eine Gesamtdicke von dem Film und dem Blatt (3) ist, und T eine gemittelte Dicke des Blattes ist, welche bekannt ist. 3. The film thickness measuring device as defined in claim 1, wherein said arithmetic means (15) is adapted to calculate the thickness t of said film according to the following expressions:tx = t₀ (1 - b̲​av/a̲​av)t̲ = tx - T where - aav is an averaged value of said first electric signals, bav is an averaged value of said second electric signals, t₀ is a width of said first space, tx is a total thickness of said film and sheet (3) and T is an averaged thickness of said sheet which has been known.
  4. 4
    Dispositif pour la mesure de l'épaisseur d'une couche tel que défini dans la revendication 1, dans lequel lesdits moyens générateurs de faisceaux laser (4, 5, 18, 19) comprennent deux générateurs de faisceaux laser indépendants (4, 5), pour générer lesdits premier et deuxième faisceaux laser (4a, 5a) respectivement. 4. Filmdickenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Laserstrahlerzeugungseinrichtung (4, 5, 18, 19) zwei unabhängige Laserstrahlgeneratoren (4, 5) umfaßt, um die ersten bzw. zweiten Laserstrahlen zu erzeugen. 4. The film thickness measuring device as defined in claim 1, wherein said laser beam generating means (4, 5, 18, 19) comprises two independent laser beam generators, (4, 5) for generating said first and second laser beams (4a, 5a) respectively.
  5. 5
    Dispositif pour la mesure de l'épaisseur d'une couche tel que défini dans la revendication 1, dans lequel lesdits moyens générateurs de faisceaux laser (4, 5, 18, 19) comprennent un fractionneur de faisceaux (18, 19) pour dédoubler un faisceau laser émis à partir d'un seul générateur de faisceau laser (4), pour obtenir lesdits premier et deuxième faisceaux laser (4a, 5a). 5. Filmdickenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Laserstrahlerzeugungseinrichtung (4, 5, 18, 19) einen Strahlteiler (18, 19) zum Aufteilen eines von einem einzelnen Laserstrahlgenerators (4) ausgesendeten Laserstrahles umfaßt, um die ersten und zweiten Laserstrahlen (4a, 5a) zu erhalten. 5. The film thickness measuring device as defined in claim 1, wherein said laser beam generating means (4, 5, 18, 19) comprises a beam splitter (18, 19) for splitting one laser beam emitted from a single laser beam generator (4), to obtain said first and second laser beams (4a, 5a).
  6. 6
    Dispositif pour la mesure de l'épaisseur d'une couche tel que défini dans la revendication 5, dans lequel ledit fractionneur de faisceau (18, 19) est disposé entre ledit générateur de faisceau laser (4) et un miroir à réflexion totale (3) pour le balayage. 6. Filmdickenmeßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Strahlteiler (18, 19) zwischen dem Laserstrahlgenerator (4) und einem totalreflektierenden Spiegel (6) für Abtastung angeordnet ist. 6. The film thickness measuring device as defined in claim 5, wherein said beam splitter (18, 19) is disposed between said laser beam generator (4) and a total reflecting mirror (6) for scanning.
  7. 7
    Dispositif pour la mesure de l'épaisseur d'une couche tel que défini dans la revendication 5, dans lequel ledit fractionneur de faisceau (18, 19) est disposé de façon à dédoubler un faisceau laser qui a été réfléchi par ledit miroir à réflexion totale (6). 7. Filmdickenmeßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Strahlteiler (18, 19) angeordnet ist, einen Laserstrahl aufzuteilen, welcher von dem totalreflektierenden Spiegel (6) reflektiert worden ist. 7. The film thickness measuring device as defined in claim 5, wherein said beam splitter (18, 19) is so disposed as to split a laser beam which has been reflected by said total reflecting mirror (6).