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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung mit einem Werkstückhalter.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Als ein Beispiel für eine Schneidvorrichtung für eine Membranelektrode und eine Gasdiffusionsschichtanordnung dieser Art wird eine Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks offenbart (siehe
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2014-37010 (
JP 2014 -
37010 A ), welche Folgendes umfasst: ein Obergesenk, das aus einem Stempel besteht; ein Untergesenk, das aus einer Matrize besteht; ein oberer Werkstückhalter, der auf der Innenseite des Obergesenks das Werkstück hält, welches in Form einer Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung ausgestaltet ist; und einen unteren Werkstückhalter, der das Werkstück auf der Außenseite des Untergesenks hält. Wie bei der Schneidvorrichtung für die in
JP 2014-37010 A beschriebene Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung wird eine Schneidvorrichtung offenbart, die Folgendes umfasst: ein Obergesenk; ein Untergesenk; ein Untergesenk; und einen Werkstückhalter, der ein Werkstück auf der Außenseite des Untergesenks hält (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-178993 (
JP 2013-178993 A )) und eine Schneidvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Obergesenk, das aus einer Stanzmatrize mit einem Obermesser besteht; ein Obergesenk, das aus einer Stanzmatrize mit einem Obermesser besteht; und ein Untergesenk, das aus einer Aufnahmematrize mit einer Untermesseraufnahme besteht, wobei ein Teil des Werkstücks von dem Obergesenk und dem Untergesenk abgeschert und verlängert wird (siehe
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2009-208124 (
JP 2009-208124 A )).
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Da allerdings die in
JP 2014-37010 A beschriebene Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung den oberen Werkstückhalter und den unteren Werkstückhalter umfasst, die das Werkstückhalter auf beiden Seiten der Schneidposition halten, ist es erforderlich, den oberen Werkstückhalter einmalig zu bewegen, wenn das Werkstück nach dem Schneiden entnommen wird. Folglich besteht ein Problem, dass die Mindestzeitspanne für einen Schneidezyklus von Anfang bis Ende des Schneidens, das heißt, die sogenannte Zykluszeit, länger wird. Dagegen sind die Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung, die in
JP 2013-178993 A beschrieben ist, und die Schneidvorrichtung, die in
JP 2009-208124 A beschrieben ist, jeweils so konfiguriert, dass das Werkstück nicht auf einer Seite der Schneidposition sandwichartig zwischen oben und unten aufgenommen wird. Das heißt, an der Position der Schneidklingen, an der die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung von dem Obergesenk und dem Untergesenk zugeschnitten wird, wird das Werkstück gehalten, ohne dass der Werkstückhalter auf einer Seite des Obergesenks und des Untergesenks bereitgestellt wird. Wenn allerdings, wie in dem Fall der Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung aus
JP 2013-178993 A und der in
JP 2009-208124 A beschriebenen Schneidvorrichtung, der Werkstückhalter auf einer Seite entfernt wird, entsteht als weiteres Problem, dass Grate auf einer Schnittfläche erzeugt werden, wenn das Werkstück zugeschnitten wird.
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Die vorliegende Erfindung kann als nachfolgende Ausführungsform oder Anwendung implementiert werden.
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Eine Schneidvorrichtung für eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Obergesenk; ein Untergesenk, das mit einer Schneidklinge ausgebildet ist, welche konfiguriert ist, ein Werkstück durch eine Scherbewegung in einer Richtung zuzuschneiden, in die sich das Untergesenk relativ zu dem Obergesenk annähert, während das Werkstück zwischen dem Obergesenk und dem Untergesenk eingefügt ist; und einen Werkstückhalter, der konfiguriert ist, das Werkstück durch eine relative Bewegung des Untergesenks relativ zu dem Obergesenk zwischen dem Obergesenk und dem Werkstückhalter zu halten,wobei das Untergesenk eine erste äußere Seitenoberfläche umfasst, die sich in Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Obergesenk und dem Untergesenk von der Schneidklinge erstreckt, der Werkstückhalter eine Werkstückhalteoberfläche umfasst, die konfiguriert ist, das Werkstück zu halten, wobei sich eine innere Seitenoberfläche von einem ersten Ende einer ersten Seite der Werkstückhalteoberfläche entlang der Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Obergesenk und dem Untergesenk so erstreckt, dass sie der ersten äußeren Seitenoberfläche des Untergesenks zugewandt ist, wobei die erste Seite der Schneidklinge zugewandt ist, und wobei sich eine zweite äußere Seitenoberfläche von einem zweiten Ende einer zweiten Seite der Werkstückhalteoberfläche entlang der Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Obergesenk und dem Untergesenk erstreckt, wobei die zweite Seite weiter von der Schneidklinge beabstandet ist als die erste Seite, und der Werkstückhalter so angeordnet ist, dass ein Werkstückhalteabstand zwischen der ersten äußeren Seitenoberfläche des Untergesenks und der zweiten äußeren Seitenoberfläche des Werkstückhalters eine 5-fache bis 12-fache Dicke des Werkstücks beträgt.
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Die Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so angeordnet, dass der Werkstückhalteabstand zwischen der ersten äußeren Seitenoberfläche des Untergesenks und der zweiten äußeren Seitenoberfläche des Werkstückhalters eine 5- bis 12-fache Dicke des Werkstücks beträgt. Gemäß dieser Konfiguration funktioniert der einzelne Werkstückhalter ausreichend und unterbindet so die Erzeugung von Graten auf der Schnittfläche der Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung auszubilden, die fähig ist, eine Erzeugung von Graten auf der Schnittfläche selbst in dem Fall zu unterbinden, in dem das Werkstück nicht von oben und unten auf einer Seite der Schneidposition der Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung sandwichartig aufgenommen wird.
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Gemäß der Schneidvorrichtung eines Aspekts der vorliegenden Erfindung kann eine Werkstückhalteoberflächenbreite der Werkstückhalteoberfläche 1,5 mm oder mehr betragen.
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Gemäß der Schneidvorrichtung eines Aspekts der vorliegenden Erfindung kann die Werkstückhalteoberflächenbreite 1,5 mm oder mehr betragen, wenn die Dicke des Werkstücks 0,12 mm bis 0,30 mm beträgt. Wenn der Werkstückhalteabstand 1,5 mm beträgt und die Dicke des Werkstücks 0,3 mm beträgt, ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, das Mindestvielfache, dass heißt, den Werkstückhalteabstand / die Werkstückdicke von fünf zu erhalten, und daher ist es möglich, die Werkstückhalteoberflächenbreite des Werkstückhalters auf 1,5 mm oder mehr einzustellen, was ein sicheres Halten des Werkstücks ermöglicht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Untergesenk eine Basis und einen Vorsprung umfassen, der von der Basis hervorsteht. Das Obergesenk kann eine Öffnung umfassen, die konfiguriert ist, so geöffnet zu werden, dass der Vorsprung in die Öffnung eintritt, und die Öffnung kann durch eine innere Seitenoberfläche des Obergesenks definiert werden. Die Schneidklinge des Untergesenks und die erste äußere Seitenoberfläche sind der inneren Seitenoberfläche des Obergesenks zugewandt, wenn der Vorsprung in die Öffnung eintritt. Der Werkstückhalter kann Folgendes umfassen: einen Werkstückhaltekörper mit der Werkstückhalteoberfläche, der inneren Seitenoberfläche des Werkstückhalters und der zweiten äußeren Seitenoberfläche, wobei der Werkstückhaltekörper die erste äußere Seitenoberfläche umgibt; und ein elastisches Element, das zwischen dem Werkstückhaltekörper und der Basis eingefügt ist.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
- 1A eine perspektivische Ansicht einer Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 1B eine Schnittansicht der Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung ist;
- 2A eine Draufsicht eines kontinuierlichen Blechs eines Werkstücks ist, das durch eine Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befördert wird;
- 2B eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 2A ist;
- 2C eine schematische Ansicht einer Konfiguration der Schneidvorrichtung ist;
- 3A eine perspektivische Explosionsansicht eines Schneidmechanismus der Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 3B eine Schnittansicht des Schneidmechanismus ist;
- 3C eine Schnittansicht des Schneidmechanismus in einem Zustand ist, in dem ein Werkstück zugeschnitten wird;
- 4A eine Teilschnittansicht des Schneidmechanismus ist;
- 4B eine teilweise vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Teil des Schneidmechanismus aus 4A zeigt;
- 5 eine vergrößerte Schnittansicht der Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung ist, die von der Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeschnitten wird;
- 6A eine Tabelle ist, die Verhältniswerte zwischen verschiedenen Werkstückdicken und verschiedenen maximalen Halteabständen in der Schneidvorrichtung für die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 6B ein Graph ist, der Qualitäten von Werkstückschnittflächen mit verschiedenen Werkstückdicken und verschiedenen maximalen Halteabständen zeigt;
- 6C eine Tabelle ist, die Qualitäten von Werkstückschnittflächen mit verschiedenen Werkstückdicken und verschiedenen maximalen Halteabständen zeigt;
- 7A eine Teilschnittansicht einer herkömmlichen Schneidvorrichtung für eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung ist;
- 7B eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem eine Entnahmehand in die Schneidvorrichtung eintritt; und
- 7C eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück von der Entnahmehand entnommen wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Schneidvorrichtung 40 für eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform, bei der eine Schneidvorrichtung für eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die Beschreibung beginnt mit der Konfiguration der Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung 10 gemäß der Ausführungsform.
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Wie in den 1A und 1B gezeigt, wird die Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichtanordnung (nachfolgend bezeichnet als MEGA) 10 in bahnartiger Form ausgestaltet und durch eine Anordnung konfiguriert, die ausgestaltet wird, indem eine Membranelektrodenanordnung (nachfolgend bezeichnet als MEA) 20 und eine anodenseitige Gasdiffusionsschichtanordnung (nachfolgend bezeichnet als eine GDL) 30 verbunden werden.
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Die MEA 20 umfasst: eine Elektrolytmembran 21, eine Anodenkatalysatorschicht 22, die auf einer Oberfläche der Elektrolytmembran 21 auflaminiert ist; und eine Kathodenkatalysatorschicht 23, die auf der anderen Seiten derselben auflaminiert ist.
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Die Elektrolytmembran 21 wird aus einem Polymerelektrolytharz ausgestaltet, das ein Festpolymermaterial ist, wie beispielsweise ein Perfluorsulfonsäure-(PFSA)-Ionomer, und wird durch eine Ionen-Austausch-Membran ausgestaltet, in der eine Polymermembran mit Ionenleitfähigkeit als Elektrolyt verwendet wird. Die Elektrolytmembran 21 weist eine Funktion auf, um ein Fließen von Elektronen und Gas zu verhindern, und Protonen von der Anodenkatalysatorschicht 22 zu der die Kathodenkatalysatorschicht 23 zu bewegen.
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Die Anodenkatalysatorschicht 22 wird von einer Elektrodenkatalysatorschicht ausgestaltet, die einen elektrisch leitfähigen Träger umfasst, welcher einen Katalysator trägt, wie beispielsweise Platin und eine Platinlegierung, und wird ausgestaltet, indem Kohlenstoffpartikel beschichtet werden, wie beispielsweise Katalysator-tragende Kohlenstoffpartikel mit einem Ionomer mit Protonenleitfähigkeit. Das Ionomer wird aus einem Polymer-Elektrolyt-Harz ausgestaltet, welches ein Festpolymermaterial ist, wie beispielsweise ein fluorbasiertes Harz, welches homogen zu der Elektrolytmembran 21 ist, und aufgrund einer in dem Ionomer enthaltenen Ionen-Austauschgruppe Protonenleitfähigkeit aufweist. Die Anodenkatalysatorschicht 22 weist eine Funktion auf, ein Wasserstoffgas in Protonen und Elektronen zu zerlegen.
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Die Kathodenkatalysatorschicht 23 ist aus dem gleichen Material ausgestaltet wie jenes der Anodenkatalysatorschicht 22, weist aber eine Funktion auf, Wasser aus Protonen, Elektronen und Sauerstoff zu erzeugen, was sie von der Anodenkatalysatorschicht 22 unterscheidet.
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Eine anodenseitige GDL 30 wird aus einem Material mit Gasdurchlässigkeit und Elektronenleitfähigkeit ausgestaltet, zum Beispiel einem porösen faserbasierten Material, wie beispielsweise Kohlenstofffasern wie Kohlepapier und graphithaltige Fasern. Die anodenseitige GDL 30 wird mit einer Außenseite der Anodenkatalysatorschicht 22 verbunden und hat eine Funktion, ein Wasserstoff-(H-)gas einheitlich zu verteilen, um dieses Gas auf der Anodenkatalysatorschicht 22 zu verbreiten. Anstelle der anodenseitigen GDL 30, die mit der Seite der Anodenkatalysatorschicht 22 verbunden ist, kann eine kathodenseitige GDL verwendet werden, die mit der Seite der Kathodenkatalysatorschicht 23 verbunden ist. Die kathodenseitige GDL ist auf dieselbe Weise konfiguriert wie die anodenseitige GDL 30.
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Als nächstes wird die Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Wie in den 2A und 2C beschrieben, umfasst die Schneidvorrichtung 40 Folgendes: einen Schneidmechanismus 41, eine Adsorptionszone 42, eine Kamera 43, ein Fördermechanismus 44, der ein Werkstück WK befördert, und ein nicht gezeigter Controller, der Vorgänge verschiedener Bestandelemente steuert. Das Werkstück WK wird aus einer kontinuierlichen Bahn ausgestaltet, die die MEGA 10 konfiguriert. Die Schneidvorrichtung 40 weist eine Konfiguration auf, um mit dem Schneidmechanismus 41 eine relevante MEGA 10 in bahnartiger Form aus dem Werkstück WK herauszuschneiden, wie in 1A gezeigt, die MEGA 10 durch eine Hebevorrichtung LF1 von dem Schneidmechanismus 41 zu einer Fördervorrichtung CV zu bewegen, und die MEGA 10 durch eine Hebevorrichtung LF2 auf der Fördervorrichtung CV zu platzieren, um diese zu einem nachfolgenden Schritt zu befördern.
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Wie in den 3A und 3B gezeigt, umfasst der Schneidmechanismus 41: ein Obergesenk 51; ein Untergesenk 52; einen Werkstückhalter 53; einen nicht gezeigten Hebemechanismus für das Obergesenk, um das Obergesenk 51 nach oben und unten zu bewegen; und einen nicht gezeigten Hebemechanismus für das Untergesenk, um das Untergesenk 52 nach oben und unten zu bewegen, und jeweilige Vorgänge dieser Mechanismen werden von dem Controller gesteuert.
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Das Obergesenk 51 und das Untergesenk 52 dienen jeweils als Matrize und Stempel, die sich so in Auf-Ab-Richtung bewegen, dass sie sich relativ aneinander annähern, wobei das Werkstück WK dazwischen gehalten wird, um das Werkstück WK durch Abscheren zu stanzen, um so die MEGA 10 aus dem Werkstück WK herauszuschneiden.
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Das Obergesenk 51 umfasst eine rechteckige Öffnung 51a, die sich in der Mitte des Obergesenks 51 befindet, um ein Eintreten des Untergesenks 52 zuzulassen, und eine Schneidklinge 51b, die an einem unteren Ende der Öffnung 51a ausgestaltet ist. Die Öffnung 51a ist im Wesentlichen mit der gleichen Größe ausgestaltet wie die der äußeren Form für die in 1A gezeigte MEGA 10. Die Öffnung 51a wird von einer inneren Umfangsfläche des Obergesenks 51 definiert. Das Untergesenk 52 weist eine hervorstehende Form auf, die um ein etwas geringeres Maß übersteht als die Öffnung 51a des Obergesenks 51. Das heißt, das Untergesenk 52 ist konfiguriert, eine Basis und einen Vorsprung, der von der Basis hervorsteht, zu umfassen. Das Untergesenk 52 umfasst Folgendes: eine Schneidklinge 52a, die der Öffnung 51a des Obergesenks 51 mit einem vorgegebenen Abstand relativ zu der Öffnung 51a zugewandt ist, wenn sich das Untergesenk 52 in eine Richtung bewegt, bei der es sich dem Obergesenk 51 relativ annähert und in die Öffnung 51a eintritt; und eine erste äußere Seitenoberfläche 52b, die sich von der Schneidklinge 52a vertikal nach unten erstreckt und der Öffnung 51a zugewandt ist. Es ist zu beachten, dass die erste äußere Seitenoberfläche 52b eine äußere Seitenoberfläche des Vorsprungs des Untergesenks 52 ist.
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Das Untergesenk 52 der Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert eine vorgegebene Stanzmatrize der Schneidvorrichtung für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Ein Abschnitt, der von der Schneidklinge 51b und der Schneidklinge 52a der Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform definiert wird, konfiguriert eine Schneidposition der Schneidvorrichtung für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Der Werkstückhalter 53 ist an dem Untergesenk 52 ausgebildet und daher bewegt sich der Werkstückhalter 53 relativ mit dem Untergesenk 52 in der Bewegungsrichtung einher, die sich relativ an das Obergesenk 51 annähert, um so ein Schneiden des Werkstücks Wk durch das Obergesenk 51 und das Untergesenk 52 durchzuführen, während das Werkstück WK zwischen dem Werkstückhalter 53 und der unteren Oberfläche des Obergesenks 51 gehalten wird. Der Werkstückhalter 53 umfasst einen Werkstückhaltekörper 53a, der den gesamten Umfang des Untergesenks 52 mit einem konstanten Abstand relativ zu dem Untergesenk 52 umgibt, und ein elastisches Bauelement 53b, das zwischen dem Werkstückhaltekörper 53a und dem Untergesenk 52 eingefügt ist. Das heißt, der Werkstückhaltekörper 53a umgibt die erste äußere Seitenoberfläche 52b des Untergesenks 52, und das elastische Bauteil 53b ist zwischen dem Werkstückhaltekörper (53a) und der Basis des Untergesenks 52 eingefügt. Der Werkstückhaltekörper 53a ist konfiguriert, das Werkstück WK mit einer vorgegebenen Elastizität zu halten, die dadurch erzeugt wird, dass das elastische Bauteil 53b zusammengestaucht wird, wenn das Werkstück WK von dem Obergesenk 51 und dem Untergesenk 52 zugeschnitten wird, und dann in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, wenn das Zuschneiden vorbei ist.
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Wie in 4B gezeigt, umfasst der Werkstückhaltekörper 53a Folgendes: eine Werkstückhalteoberfläche 53e, die der unteren Oberfläche des Obergesenks 51 zugewandt ist; eine innere Seitenoberfläche 53d, die sich entlang der Auf-Ab-Richtung von einem inneren Ende der Werkstückhalteoberfläche 53e erstreckt, welches ein erstes Ende einer ersten Seite ist, die der Schneidklinge 52a des Untergesenks 52 zugewandt ist, um der ersten äußeren Seitenoberfläche 52b des Untergesenks 52 zugewandt zu sein; und eine zweite äußere Seitenoberfläche 53c, die sich entlang der Auf-Ab-Richtung von einem äußeren Ende der Werkstückhalteoberfläche 53e erstreckt, welches ein zweites Ende einer zweiten Seite ist, die weiter von der Schneidklinge 52a des Untergesenks 52 beabstandet ist, als die erste Seite.
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Wie in 4B gezeigt, ist der Werkstückhalter 53 in dem Schneidmechanismus 41 so angeordnet, dass ein Werkstückhalteabstand L (mm) zwischen der zweiten äußeren Seitenoberfläche 53c des Werkstückhalters 53 und der ersten äußere Seitenoberfläche 52b des Untergesenks 52 innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als einer 5-fachen Dicke bis nicht mehr als einer 12-fachen Dicke t (mm) des Werkstücks WK beträgt. Der Werkstückhalter 53 ist so ausgestaltet, dass eine Werkstückhalteoberflächenbreite W der Werkstückhalteoberfläche 53e 1,5 mm oder mehr beträgt (w ≥ 1,5 mm). Es ist zu beachten, dass es möglich ist, das Halten des Werkstücks WK zu sichern, falls die Werkstückhalteoberflächenbreite W 1,5 mm oder mehr beträgt.
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Die in 2C gezeigte Adsorptionszone 42 ist vorgelagert von dem Schneidmechanismus 41 ausgebildet, wenn die Adsorptionszone 42 in Förderrichtung des Werkstücks WK betrachtet wird, wie von einem Pfeil a gekennzeichnet, und ist konfiguriert, das Werkstück WK zu adsorbieren und das Werkstück WK zu halten, das über eine vorgegebene Zeit befördert bzw. gefördert wird. Die Adsorptionszone 42 umfasst einen bekannten Adsorptionsmechanismus, wie beispielsweise einen Luftzylinder, der durch Luftdruck aktiviert wird, und ein Adsorptionsvorgang wird von dem oben beschriebenen Controller gesteuert.
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Wie in den 2A und 2B gezeigt, umfasst bei dem Werkstück WK, das aus der kontinuierlichen Bahn ausgestaltet ist, die kontinuierliche Bahn die Elektrolytmembran 21, und jede Kathodenkatalysatorschicht 23, die in 2A durch eine rechtwinklige Volllinie gekennzeichnet ist, ist auf der Vorderfläche der Elektrolytmembran 21 ausgestaltet, und jede Anodenkatalysatorschicht 22 und jede anodenseitige GDL 30, die in 2A durch eine rechtwinklige Strichlinie gekennzeichnet ist, ist auf der Rückfläche der Elektrolytmembran 21 ausgestaltet. Eine Strichpunktlinie, die zwischen der Strichlinie und der Volllinie dargestellt ist, kennzeichnet eine äußere Gestalt, die durch den Schneidmechanismus 41 zugeschnitten werden soll.
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Die in 2C gezeigte Kamera 43 wird durch eine Bildaufnahmevorrichtung, wie beispielsweise einen bekannten CCD (Charge-Coupled Device, ladungsgekoppeltes Bauteil), einen Bildsensor und einen CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) konfiguriert. Die Kamera 43 ist konfiguriert, eine Freilegungsfläche des Werkstücks WK, das kontinuierlich oder nach vorgegebenen Zeitabständen abhängig von der Fördergeschwindigkeit befördert wird, abzubilden und Bilddaten an den Controller zu senden. Die Kamera 43 hat eine Positionierungsfunktion, um eine Steuerzeit des Schneidvorgangs durch den Schneidmechanismus 41 sowie eine Schneidposition in Förderrichtung des Werkstücks WK zu bestimmen, indem sie jede Kathodenkatalysatorschicht 23 des beförderten Werkstücks WK abbildet und die Bilddaten dann an den Controller sendet.
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Der Controller erfasst die Förderrichtung jeder Kathodenkatalysatorschicht 23 sowie die Seitenposition und Lage in einer Richtung rechtwinklig zu der Förderrichtung der Kathodenkatalysatorschicht 23 basierend auf den von der Kamera 43 gesendeten Bilddaten, um die Position der Kathodenkatalysatorschicht 23 zu bestimmen und um auch zu bestimmen, ob es defekte Abschnitte auf den Oberflächen der Elektrolytmembran 21 und der Kathodenkatalysatorschicht 23 gibt. Falls der Controller bestimmt, dass auf den Oberflächen defekte Abschnitte vorhanden sind, steuert der Controller den Schneidmechanismus 41, um sie zu umgehen, ohne das Schneiden durchzuführen; falls der Controller dagegen bestimmt, dass keine defekten Abschnitte auf den Oberflächen vorhanden sind, steuert der Controller den Schneidmechanismus 41, um den Schneidvorgang zu einer vorgegebenen Steuerzeit durchzuführen.
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Wie in 2C gezeigt, ist der Fördermechanismus 44 dem Schneidmechanismus 41 in Förderrichtung des Werkstücks WK nachgelagert und konfiguriert, basierend auf dem Befehl von dem Controller das Werkstück WK mit einer vorgegeben Fördergeschwindigkeit zu fördern und die Förderung für eine vorgegebene Zeit anzuhalten, während das Werkstück WK zugeschnitten wird.
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Eine Resteschneidvorrichtung TS ist dem Fördermechanismus 44 in Förderrichtung des Werkstücks WK nachgelagert. Die Resteschneidvorrichtung TS ist konfiguriert, Reste des Werkstücks WK, die eine verbleibende kontinuierliche Bahn ist, nachdem sie von dem Schneidmechanismus 41 zugeschnitten wurde, in Stücke zu zerschneiden und zu sammeln.
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Der Vorgang der Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der Ausführungsform wird nachfolgend kurz beschrieben.
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Wie in 2C gezeigt, wird das Werkstück WK von dem Fördermechanismus 44 über Rollen R in eine von einem Pfeil a gekennzeichnete Richtung befördert, wenn das Werkstück WK, das durch die kontinuierliche Bahn ausgestaltet ist, von einer Rolle, um die das Werkstück WK gewunden ist, zugeführt wird. Während der Förderung des Werkstücks WK werden die jeweiligen Oberflächen der Elektrolytmembran 21 und jede freiliegende Kathodenkatalysatorschicht 23 von der Kamera 43 abgebildet und Bilddaten derselben werden an den Controller gesendet.
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Der Controller bestimmt basierend auf den Bilddaten, ob die Elektrolytmembran 21 und jede Kathodenkatalysatorschicht 23 ordnungsgemäß erzeugt werden. Falls bestimmt wird, dass die Elektrolytmembran 21 und die relevante Kathodenkatalysatorschicht 23 defekt sind, wird das Werkstück WK im Istzustand befördert, ohne zugeschnitten zu werden, und daher passiert es durch den Schneidmechanismus 41. Falls der Controller nicht bestimmt, dass die Elektrolytmembran 21 und die relevante Kathodenkatalysatorschicht 23 defekt sind, werden Steuerinhalte, wie beispielsweise Positionen in Förderrichtung und die Schneidesteuerzeiten, an den Schneidmechanismus 41, die Adsorptionszone 42, den Fördermechanismus 44 und andere gesendet. Wenn das Werkstück WK von der Adsorptionszone 42 zu einer vorgegebenen Steuerzeit adsorbiert wird, wird die Förderung des Fördermechanismus 44 zu derselben Zeit angehalten, und das Werkstück WK wird dann durch den Schneidmechanismus 41 zugeschnitten und auf die Fördervorrichtung CV, platziert und durch die Hebevorrichtung LF1 und die Hebevorrichtung LF2 zu dem nachfolgenden Schritt befördert.
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Wenn das Schneiden vorbei ist, wird die Förderung des Fördermechanismus 44 fortgesetzt und Reste des Werkstücks WK werden nach dem Schneiden weiterbefördert und werden dann von der Resteschneidvorrichtung TS zugeschnitten und gesammelt. Das Werkstück WK wird von dem Schneidmechanismus 41 nacheinander zugeschnitten und nachdem der endgültige Zuschnitt des Werkstücks WK von der Schneidvorrichtung 40 vorgenommen wurde, ist der Vorgang der Schneidvorrichtung 40 abgeschlossen.
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Beispiele
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Nachfolgend wurde das hergestellte Werkstück WK gemäß der Ausführungsform von der Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der Ausführungsform zugeschnitten; und dann wurde überprüft, ob eine Schneidepräzision sichergestellt werden kann, falls der Werkstückhalteabstand L (mm) innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als einer 5-fachen Dicke bis zu nicht mehr als einer 12-fachen Dicke t (mm) des Werkstücks WK lag.
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Insbesondere wurde jedes Werkstück WK gemäß der Ausführungsform durch die in 2A und 2B gezeigte Baugruppe konfiguriert, welche Folgendes umfasst: die MEA 20, die durch die Elektrolytmembran 21, die Anodenkatalysatorschicht 22 und die Kathodenkatalysatorschicht 23 ausgestaltet ist; und die anodenseitige GDL 30; danach wurden fünf verschiedene Werkstücke WK hergestellt mit Dicken t (mm) von jeweils 0,12 mm, 0,16 mm, 0,22 mm, 0,28 mm und 0,30 mm.
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Zudem wurde jedes Werkstück WK hergestellt, während die Werkstückhalteoberflächenbreite W des Werkstückhalters 53 in dem Schneidmechanismus 41 gemäß der Ausführungsform auf 1,5 mm eingestellt wurde; und das Untergesenk 52 und der Werkstückhalter 53 wurden auf verschiedene Art und Weise angeordnet, sodass sechs verschiedene Werkstückhalteabstände L (maximale Halteabstände) (mm) von 1,5 mm, 2,0 mm, 2,5 mm, 3,0 mm, 3,5 mm und 4,0 mm vorlagen, wobei der Werkstückhalteabstand L als zwischen der ersten äußeren Seitenoberfläche 52b des Untergesenks 52 und der zweiten äußeren Seitenoberfläche 53c des Werkstückhalters 53 definiert wurde. Es ist zu beachten, dass, da jedes Werkstück WK mit der Werkstückhalteoberflächenbreite W des Werkstückhalters 53 von 1,5 mm hergestellt wurde, in dem Falle der Werkstückhalteoberflächenbreite L von 1,5 mm der Werkstückhalteabstand L etwas größer war als 1,5 mm, um eine Berührung zwischen dem Werkstückhalter 53 und der Schneidklinge 52a des Werkstückhalters 53 zu vermeiden.
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Hinsichtlich dreißig wie oben konfigurierten Beispielen wurde bei jedem Beispiel eine Untersuchung des Erscheinungsbildes durchgeführt, um seine Qualität bezüglich Form zu bestimmen, insbesondere der Form der Schnittfläche der MEGA 10, die bei einem tatsächlichen Schneidprozess hergestellt wurden. Wie in 6A gezeigt, werden die jeweiligen dreißig Beispiele der MEGA 10 in entsprechenden Zellen der Tabelle bezüglich einem Vielfachen der Werkstückhalteabstände L relativ zu den Dicken t der Werkstücke WK gezeigt. Zum Beispiel wird das Werkstück WK in Kombination mit der Dicke t von 0,12 mm und dem Werkstückhalteabstand L von 1,5 mm als 12,50 dargestellt. Dieses Vielfache ergab sich aus L / t = 1,5 / 0,12 = 12,50. Die anderen Kombinationen wurden auf dieselbe Weise berechnet und in den entsprechenden Zellen der Tabelle gezeigt.
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Wie in 5 gezeigt, wurde die Untersuchung des Erscheinungsbildes basierend auf der Bestimmung verrichtet, ob Defekte vorlagen, wie beispielsweise Grate, Whisker, Abblättern oder gerissene Membranen innerhalb eines Bereichs von nicht mehr als 1 mm von einem Rand des Schnitts erzeugt werden. Beispiele mit solchen Defekten sind als defekte Produkte gekennzeichnet und in dem Graphen in 6B mit „ד markiert und werden ebenfalls in den entsprechenden Zellen der Tabelle in 6C gezeigt. Beispiele ohne Defekte sind als ordnungsgemäße Produkte gekennzeichnet und in dem Graphen mit „◯“ markiert und ebenfalls in entsprechenden Zellen der Tabelle gezeigt.
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Wie in 6B gezeigt, waren die Ergebnisse der Untersuchung des Erscheinungsbildes von der MEGA 10 nach dem Zuschneiden wie folgt: von den Beispielen mit der Dicke t des Werkstücks WK von 0,12 mm war eines mit maximalem Werkstückhalteabstand L von 1,5 mm „◯“; und diejenigen mit L 2,0 mm oder mehr waren alle „ד. Von den Beispielen mit t 0,16 mm waren diejenigen mit L 1,5 mm und L 2,0 mm „◯“, und diejenigen mit L 2,5 mm oder mehr waren alle „ד. Von den Beispielen mit t 0,22 mm waren diejenigen mit L 2,5 mm oder weniger „◯“, und diejenigen mit L 3,0 mm oder mehr waren alle „ד. Von den Beispielen mit t 0,28 mm waren diejenigen mit L 3,5 mm oder weniger „◯“, und eines mit L 4,0 mm oder mehr war „ד. Von den Beispielen mit t 0,30 mm waren diejenigen mit L 3,5 mm oder weniger „◯“, und eines mit L 4,0 mm oder mehr war „ד. Es ist zu beachten, dass die Tabelle in 6C die gleichen Ergebnisse zeigt wie 6B.
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Wie in den 6B und 6C gezeigt, wird überprüft, ob die Ergebnisse der Untersuchung des Erscheinungsbildes unter ordnungsgemäß oder defekt fallen, wobei ein Grenzwert L / t 12,5 ist. Das heißt, wie durch die schräge Linie in 6B angezeigt, wird überprüft, ob, falls sich L / t innerhalb eines 12-fachen Bereichs befindet, das relevante Schneidergebnis ordnungsgemäß ist. Im Allgemeinen wird das Werkstück WK mit einer Dicke von t innerhalb des Bereichs von nicht weniger als 0,12 mm bis nicht mehr als 0,30 mm hergestellt; daher wurden in der vorliegende Ausführungsform als Dicke t des Werkstücks WK fünf Dicken innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als 0,12 mm bis nicht mehr als 0,30 mm ausgewählt.
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Dementsprechend kann, wie in 6A gezeigt, innerhalb des obigen Bereichs, wenn der Werkstückhalteabstand L 1,5 mm beträgt und die Dicke t des Werkstücks WK 0,3 mm ist, L / t = das 5-fache, was das Mindestvielfache ist, erzielt werden. Indem das Mindestvielfache auf das 5-fache eingestellt wird kann die Werkstückhalteoberflächenbreite W des Werkstückhalters 53 auf 1,5 mm oder mehr eingestellt werden, um so das Werkstück WK sicher zu halten. Das Vielfache von L / t in der Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird auf innerhalb eines Bereichs von nicht weniger als das 5-fache bis nicht mehr als das 12-fache eingestellt. Innerhalb dieses Vielfachenbereichs kann die Werkstückhalteoberflächenbreite W des Werkstückhalters 53 sichergestellt werden und so kann eine Präzision des Schneidens sichergestellt werden.
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Nun werden vorteilhafte Effekte der oben konfigurierten Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der Ausführungsform beschrieben.
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Der Werkstückhalter 53 der Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so angeordnet, dass der Werkstückhalteabstand L zwischen der ersten äußeren Seitenoberfläche 52b des Untergesenks 52 und der zweiten äußeren Seitenoberfläche 53c des Werkstückhalters 53 nicht weniger als das 5-fache beträgt aber auch nicht mehr als das 12-fache der Dicke t des Werkstücks WK. Folglich ist die Schneidvorrichtung 40 so konfiguriert, dass der Werkstückhalter 53 nicht von oben und unten sandwichartig auf einer Seite der Schneidposition der MEGA 10 aufgenommen wird, das heißt, so konfiguriert, dass das Werkstück WK nicht zwischen dem Untergesenk 52 und einem oberen Werkstückhalter gehalten wird, mit anderen Worten, der Werkstückhalter 53 ist um das Untergesenk 52 herum angeordnet und das Obergesenk 51 ist ohne Werkstückhalter ausgebildet. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, solche Effekte zu erzielen, die es erlauben, dass der einfache Werkstückhalter 53 ausreichend funktioniert, und die Erzeugung von Graten in der Schnittfläche der MEGA 10 zu unterbinden.
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Die Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann Probleme einer herkömmlichen Schneidvorrichtung für die MEGA lösen. Das heißt, wie in 7A gezeigt, umfasst eine herkömmliche Schneidvorrichtung 100 für die MEGA ein Obergesenk 101 zum Zuschneiden des Werkstücks WK der MEGA, die eine MEA und eine GDL umfasst, ein Untergesenk 102, einen oberen Werkstückhalter 103 und einen unteren Werkstückhalter 104.
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Mit dieser Konfiguration bewegen sich das Obergesenk 101 und der obere Werkstückhalter 103 nach oben, wie in 7B gezeigt, wenn das Werkstück WK durch die herkömmliche Schneidvorrichtung 100 zugeschnitten wird, um so die bahnartige MEGA zuzuschneiden. Eine Entnahmehand 105 zur Entnahme der MEGA tritt in der Zeichnung von einer seitlich angeordneten Seite her zwischen der MEGA und dem Obergesenk 101 sowie dem oberen Werkstückhalter 103 ein und adsorbiert dann die MEGA. Danach bewegt sich die Entnahmehand 105, wie in 7C gezeigt, nach oben, um die MEGA zu ihrem nachfolgenden Schritt weiterzuleiten.
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Auf diese Weise ist die herkömmliche Schneidvorrichtung für die MEGA konfiguriert, das Werkstück WK durch den oberen Werkstückhalter 103 und den unteren Werkstückhalter 104 zu halten; daher ist es, wenn die MEGA nach dem Schneiden entnommen wird, erforderlich, den oberen Werkstückhalter 103 einmalig zu bewegen. Folglich besteht ein Problem, dass die minimale Zeitspanne für einen Zyklus von Anfang bis zum Ende des Schneidens, das heißt, die Zykluszeit für das Schneiden, länger wird. Um dieses Problem zu lösen, ist es erforderlich, den oberen Werkstückhalter 103 zu entfernen und Platz für das Entnehmen der MEGA auszubilden. Falls allerdings der obere Werkstückhalter 103 entfernt wird, werden im Gegenzug leicht Grate auf der Schnittfläche erzeugt. Ein Erzeugen von Graten auf der Schnittfläche ist eine Folge einer Verlängerung der MEGA aufgrund der Scherkraft, sodass die Schneidgestalt uneinheitlich wird.
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Die Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so konfiguriert, dass der Werkstückhalter 53 angeordnet ist, nicht von oben und unten sandwichartig auf einer Seite der Schneidposition der MEGA 10 aufgenommen zu werden. Das heißt, sie ist so strukturiert, dass der Werkstückhalter 53 um das Untergesenk 52 herum angeordnet ist und das Obergesenk 51 ist ohne Werkstückhalter ausgebildet. Selbst falls das Obergesenk 51 ohne Werkstückhalter ausgebildet ist, ist es möglich, wie zuvor erwähnt, ein Erzeugen von Graten zu unterbinden sowie eine hohe Schneidpräzision sicherzustellen. Daher kann die Schneidvorrichtung 40 für die MEGA 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen solchen Effekt erzielen, dass das Problem der herkömmlichen Schneidvorrichtung für die MEGA gelöst wird, das heißt, die Zykluszeit des Schneidens wird länger.
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Wie oben erwähnt wurde die detaillierte Beschreibung basierend auf der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann verschiedene Veränderungen und Abwandlungen bei der Konstruktion umfassen, ohne von dem Geiste der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen wiedergegeben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014037010 [0002]
- JP 2014 [0002]
- JP 37010 A [0002]
- JP 2014037010 A [0002, 0003]
- JP 2013178993 A [0002, 0003]
- JP 2009208124 [0002]
- JP 2009208124 A [0002, 0003]
