JP2019138843A

JP2019138843A - 歪み検出デバイス

Info

Publication number: JP2019138843A
Application number: JP2018024169A
Authority: JP
Inventors: 忠寛富能; Tadahiro Tomino
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2019-08-22

Abstract

【課題】検査対象物の歪みの発生を確実に把握することのできる歪み検出デバイスを提供する。【解決手段】歪み検出デバイス１は、検査対象物９０の歪みを検出する歪み検出デバイスであって、検査対象物に貼り付けられる粘着層１０と、粘着層の検査対象物が設けられる側の反対側に設けられ、検査対象物と異なる線膨張率を備えるパターン層３０と、パターン層の破断を検知する検知部４０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、歪み検出デバイスに関する。

例えば、電気設備など大型で強度が必要な金属筐体に電着塗装を施して塗装板を製造する際、金属筐体を電着槽に浸す工程と、加熱した空気を乾燥炉に送り込んで焼き付ける工程と、を有する。

鋼板の厚さ、形状、補強の位置等の組み合わせによって、部位ごとに鋼板の熱膨張の大きさが異なるため、焼き付け工程において鋼板に歪みが発生して凹んでしまう虞がある。特に、量産段階で上記のような歪みが発生しないように、試作段階における試作品で歪みを検知することが求められている。

歪みを検知する方法として、例えば下記の特許文献１には、異なった破断点を有する検知用材料を複数個用い、これを並列に並べ構造物の歪みを検知しようとする位置に固定する歪み検知方法が開示されている。

特開平１０−１２２９８５

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、歪みが発生した個所を検知することはできるものの、量産化にあたって必要な情報である、歪みが発生したタイミングを検知することはできない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、歪みが発生したタイミングを検知することのできる歪み検出デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る歪み検出デバイスは、検査対象物の歪みを検出する。歪み検出デバイスは、前記検査対象物に貼り付けられる粘着層と、前記粘着層の前記検査対象物が設けられる側の反対側に設けられ、前記検査対象物と異なる線膨張率を備えるパターン層と、前記パターン層の破断を検知する検知部と、を有する。

上述した歪み検出デバイスによれば、パターン層は検査対象物と異なる線膨張率を備えるため、乾燥工程において検査対象物に歪みが発生することに伴って、検査対象物の歪みが発生した位置に対応した位置で、パターン層は破断する。このとき、検知部はパターン層の破断を検知することができる。したがって、検知部が検知するパターン層の破断情報をもとに、歪みが発生したタイミングを検知することができる。

第１実施形態に係る歪み検出デバイスを示す斜視図である。第１実施形態に係る歪み検出デバイスのパターン層が破断した様子を示す斜視図である。図２のＡ部を示す拡大図であって、パターン層が破断するメカニズムを説明するための図である。検査対象物に、第１実施形態に係る歪み検出デバイスが貼り付けられている様子を示す概略図である。第２実施形態に係る歪み検出デバイスを示す斜視図である。第２実施形態に係る歪み検出デバイスのパターン層が破断した様子を示す斜視図である。図６のＡ部を示す拡大図であって、パターン層が破断するメカニズムを説明するための図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

＜第１実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して、第１実施形態に係る歪み検出デバイス１を説明する。図１は、第１実施形態に係る歪み検出デバイス１を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る歪み検出デバイス１のパターン層３０が破断した様子を示す斜視図である。図３は、図２のＡ部を示す拡大図であって、パターン層３０が破断するメカニズムを説明するための図である。図４は、検査対象物９０に、歪み検出デバイス１が貼り付けられている様子を示す概略図である。以下の説明において、検査対象物９０として、電気設備など大型で強度が必要な金属筐体を例に挙げて説明する。

歪み検出デバイス１は、概説すると、検査対象物９０に貼り付けられる粘着層１０と、粘着層１０の検査対象物９０が設けられる側の反対側に設けられ、検査対象物９０と異なる線膨張率を備えるパターン層３０と、パターン層３０の破断を検知する検知部４０と、を有する。以下、歪み検出デバイス１について詳述する。

歪み検出デバイス１は、検査対象物９０に貼り付けられて、検査対象物９０の歪みを検出する（図４参照）。検査対象物９０の線膨張率は、例えば、１０×１０^−６／℃〜３０×１０^−６／℃である。歪み検出デバイス１は、図１に示すように、上下方向（積層方向）の両側の面に粘着性を備える粘着層１０と、粘着層１０の上側の面に貼り付けられるシート２０と、シート２０の上側に設けられるパターン層３０と、パターン層３０の破断を検知する検知部４０と、を有する。歪み検出デバイス１は、矩形状に構成される。

粘着層１０は、例えば、粘着剤によって形成されている。ここで粘着剤は、例えば、天然ゴム系粘着剤、合成ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤等であるが、これらに限定されない。粘着層１０の厚みは、例えば、２μｍ〜５０μｍであり、好ましくは５μｍ〜３０μｍであるが、これに限定されない。また、粘着層１０の線膨張率は、例えば、１０×１０^−６／℃〜１００×１０^−６／℃であって、好ましくは、２０×１０^−６／℃〜８０×１０^−６／℃であるが、これに限定されない。粘着層１０の線膨張率は、ＪＩＳＫ７１９７：１９９１に準拠して測定する。

シート２０は、粘着層１０およびパターン層３０の間に設けられる。このようなシート２０としては、例えば、ウレタンやオレフィンを用いることができるが、これらに限定されない。シート２０の厚みは、例えば、１０μｍ〜１００μｍであり、好ましくは１５μｍ〜８０μｍであるが、これらに限定されない。また、シート２０の線膨張率は、例えば、２０×１０^−６／℃〜９０×１０^−６／℃であって、好ましくは、２５×１０^−６／℃〜７５×１０^−６／℃であるが、これに限定されない。シート２０の線膨張率は、ＪＩＳＫ７１９７：１９９１に準拠して測定する。

パターン層３０は、シート２０上に固定されている。パターン層３０のシート２０に対する固定方法は、特に限定されないが、例えば両面テープによる固定である。

パターン層３０は、導電性を備える。パターン層３０は、図１に示すように、線材３１がシート２０の表面を、一端３１ａから他端３１ｂまで連続的に走査するようにパターン形成されている。また、パターン層３０の線材３１は、図１に示すように、シート２０の表面上を繰り返し蛇行するようにパターン形成されている。換言すれば、パターン層３０の線材３１は、粘着層１０の表面に投射した際に、粘着層１０の表面上を繰り返し蛇行するとともに、連続的に走査するようにパターン形成されている。また、線材３１は、互いに重ならないようにパターン形成されている。

このように、パターン層３０がパターン形成されることによって、線材３１は、シート２０の表面の広い領域に配置されることになる。このため、検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１（図２、図３参照）をより好適に把握することができる。線材３１の太さは、例えば１ｍｍであるが、これに限定されない。

パターン層３０の線材３１は、非常に小さい線膨張率を備える。このような線材３１としては、例えば、フェライトやタングステンやモリブデンやチタンを１０００℃以上に熱処理したものを挙げることができるが、これらに限定されない。線材３１の線膨張率は、例えば、１×１０^−６／℃〜１０×１０^−６／℃であるが、これに限定されない。なお、タングステンの線膨張率は、４．４×１０^−６／℃であって、モリブデンの線膨張率は、５．２×１０^−６／℃であって、チタンの線膨張率は、８．４×１０^−６／℃である。このようにパターン層３０の線膨張率は、検査対象物９０の線膨張率よりも小さいため、後述するように、検査対象物９０に歪み検出デバイス１を貼り付けた状態で、乾燥工程を行う際に、パターン層３０の線材３１を好適に破断させることができる。パターン層３０の線膨張率は、ＪＩＳＺ２２８５：２００３に準拠して測定する。

検知部４０は、パターン層３０を流れる電流を検知することによって、線材３１の破断を検知する（図２参照）。検知部４０は、図１に示すように、線材３１の一端３１ａおよび他端３１ｂに接続される一対の配線４１と、一対の配線４１に接続されて線材３１を流れる電流値を測定する電流計４２と、を有する。

一対の配線４１は、線材３１と同様に、導電性を備える。電流計４２は、従来公知の電流計を用いることができる。

次に、図１〜図４を参照して、第１実施形態に係る歪み検出デバイス１の使用方法について説明する。

まず、図４に示すような、中空状の金属筐体を準備する。そして、図４に示すように、金属筐体である検査対象物９０のうち歪みが発生する可能性の高い箇所（孔の周囲および四隅）に、本実施形態に係る歪み検出デバイス１を貼り付ける。検査対象物９０の歪みが発生する可能性の高い箇所としては、検査対象物９０が屈曲または湾曲している箇所が挙げられる。

次に、歪み検出デバイス１が複数貼り付けられた検査対象物９０を、電着槽内に入れて、電着塗装を行う。具体的には、電着槽に入れた後、乾燥炉に入れて焼き付けを行う。

この焼付工程において、検査対象物９０には、乾燥炉に送り込まれる高温の空気によって、歪みが発生する。例えば、図２、図３に示すように、検査対象物９０の位置Ｐ１において歪みが発生したとする。

このとき、粘着層１０およびシート２０は、検査対象物９０の動きに追従して、パターン層３０の線材３１を破断する。

この結果、図３に示すように、パターン層３０の線材３１のうち検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１に対応した位置Ｐ２において、検査対象物９０に発生した歪みに起因して、線材３１が破断して断線する。この結果、パターン層３０の線材３１には電流が流れなくなるため、検知部４０は、線材３１の破断を検知することができる。したがって、検知部４０が検知するパターン層３０の線材３１の破断情報をもとに、検査対象物９０の歪みの発生を確実に把握することができるとともに、歪みが発生したタイミングを検知することができる。また、上述したように、検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１に対応した位置Ｐ２で、パターン層３０の線材３１は破断するため、焼付工程後に、作業者がパターン層３０の線材３１が破断した箇所を目視することによって、検査対象物９０の歪みが発生した位置を確実に把握することができる。

一方、検査対象物９０の設計変更を好適に行う上で、線材３１が破断したときの温度を把握する必要がある。

温度を計測する手段としては、例えば、温度計、サーモラベル、熱電対などを挙げることができる。温度計を用いる場合、乾燥炉は暗室であるため、温度計を目視することができず、使用が困難である。また、サーモラベルを用いる場合、温度が所定の温度まで上昇したときラベルが変色するが、所定の温度より降下してもラベルの変色は維持されるため、どの温度で検査対象物９０に歪みが発生したかを把握することは困難である。さらに、熱電対を用いる場合、熱電対のサイズから狭い領域しか測定できず、広い領域を測定することは困難である。

これに対して、本実施形態に係る歪み検出デバイス１は、線材３１が破断したときの温度を、以下のように容易に算出することができる。すなわち、線材３１の線膨張率をａ、大気温度をＴ_０、線材３１が破断したときの温度をＴとしたとき、線材３１が破断したときに伸びた伸び率ｂは、以下の式で表すことができる。

ｂ＝（Ｔ−Ｔ_０）×ａ
すなわち、線材３１が破断したときに伸びた伸び率ｂを予め実験等によって把握しておくことによって、線材３１が破断したときの温度Ｔを、以下の式から算出することができる。

Ｔ＝Ｔ_０＋ｂ／ａ
以上から、本実施形態に係る歪み検出デバイス１によれば、どの温度でどの場所で歪みが発生したかを把握することができるため、検査対象物９０の設計変更や補修作業を好適に行うことができる。さらに、どの温度で歪みが発生したかを把握することができるため、乾燥炉内に送り込む空気の温度を調整して、歪みの発生を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る歪み検出デバイス１は、検査対象物９０の歪みを検出する。歪み検出デバイス１は、検査対象物９０に貼り付けられる粘着層１０と、粘着層１０の検査対象物９０が設けられる側の反対側に設けられ、検査対象物９０より小さい線膨張率を備えるパターン層３０と、パターン層３０の破断を検知する検知部４０と、を有する。このように構成された歪み検出デバイス１によれば、パターン層３０は検査対象物９０より小さい線膨張率を備えるため、乾燥工程において検査対象物９０に歪みが発生することに伴って、検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１に対応した位置Ｐ２で、パターン層３０は破断する。このとき、検知部４０はパターン層３０の破断を検知することができる。したがって、検知部４０が検知するパターン層３０の破断情報をもとに、歪みが発生したタイミングを検知することができる。また、検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１に対応した位置Ｐ２で、パターン層３０は破断するため、乾燥工程後に、作業者がパターン層３０の破断した位置を目視することによって、検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１を確実に把握することができる。

また、パターン層３０は導電性を備えており、検知部４０は、パターン層３０を流れる電流を検知することによって、パターン層３０の破断を検知する。この構成によれば、パターン層３０が破断したときに、パターン層３０に電流が流れなくなるため、より確実にパターン層３０の破断を検知することができる。

また、パターン層３０の線膨張率は、１×１０^−６／℃〜１０×１０^−６／℃である。この構成によれば、パターン層３０の線膨張率が非常に小さくなるため、より確実にパターン層３０の線材３１を破断させることができる。このため、検査対象物９０の歪みの発生を確実に把握することができる。また、検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１を確実に把握することができる。

また、パターン層３０は、粘着層１０の表面に投射した際に、粘着層１０の表面上を繰り返し蛇行するとともに、連続的に走査するようにパターン形成されている。この構成によれば、パターン層３０は、粘着層１０の表面の広い領域に配置されることになる。このため、検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１をより好適に把握することができる。

また、パターン層３０は、線材３１が連続的に走査するようにパターン形成されている。この構成によれば、線材３１によって容易にパターン層３０を形成することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図５〜図７を参照して、第２実施形態に係る歪み検出デバイス２について説明する。図５は、第２実施形態に係る歪み検出デバイス２を示す斜視図である。図６は、第２実施形態に係る歪み検出デバイス２のパターン層３０が破断した様子を示す斜視図である。図７は、図６のＡ部を示す拡大図であって、パターン層３０が破断するメカニズムを説明するための図である。第１実施形態と共通する部分は説明を省略し、第２実施形態のみに特徴のある箇所について説明する。なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明し、重複した説明は省略する。第２実施形態は、第１実施形態と比較して、シート２０が設けられない点が異なる。

第２実施形態に係る歪み検出デバイス２は、図５、図６に示すように、検査対象物９０に貼り付けられる粘着層１１０と、粘着層１１０の上側に設けられるパターン層３０と、パターン層３０の破断を検知する検知部４０と、を有する。

粘着層１１０は、図５、図６に示すように、検査対象物９０に貼り付けられる。パターン層３０は、粘着層１１０上に固定されている。

パターン層３０および検知部４０の構成は、第１実施形態に係る歪み検出デバイス１と同様であるため、説明は省略する。

次に、図５〜図７を参照して、第２実施形態に係る歪み検出デバイス２の使用方法について説明する。乾燥炉内に加熱した空気を送り込んで検査対象物９０を乾燥させる乾燥工程までの工程は、上述した第１実施形態に係る使用方法と同様であるため、以下の説明において、乾燥工程以降について説明する。

乾燥工程において、検査対象物９０には、乾燥炉に送り込まれる高温の空気によって、歪みが発生する。例えば、図６、図７に示すように、検査対象物９０の位置Ｐ１において歪みが発生したとする。

このとき、粘着層１１０は、検査対象物９０の動きに追従して、パターン層３０の線材３１を破断する。このため、図７に示すように、パターン層３０の線材３１のうち検査対象物９０の歪みが発生した位置Ｐ１に対応した位置Ｐ２において、線材３１が破断して断線する。この結果、パターン層３０の線材３１には電流が流れなくなるため、検知部４０は、線材３１の破断を検知することができる。したがって、検知部４０が検知するパターン層３０の線材３１の破断情報をもとに、検査対象物９０の歪みの発生を確実に把握することができるとともに、歪みが発生したタイミングを検知することができる。

以上、実施形態を通じて本発明に係る歪み検出デバイス１、２を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。

例えば上述した第１実施形態では、パターン層３０はシート２０上に固定された。しかしながら、パターン層３０はシート２０に埋設されていてもよい。

また、上述した第１実施形態では、線材３１がシート２０上に配置されることによって、パターン層３０は構成された。しかしながら、パターン層は、導電性を備える流体（例えば、カーボン分散体）をインクジェットによって吐出することによって形成されてもよい。また、パターン層は、所定のパターンが形成されたマスクを介してカーボンフィラー液を塗工することによって形成されてもよい。

また、上述した第１実施形態では、パターン層３０は導電性を備えており、検知部４０は、パターン層３０を流れる電流を検知することによって、パターン層３０の破断を検知した。しかしながら、検知部は、パターン層３０の破断を検知することができる限りにおいて限定されず、例えば紫外線カメラ等を乾燥炉内に設置して、パターン層が破断する様子を撮影して、パターン層の破断を検知してもよい。

また、上述した第１実施形態では、パターン層３０は、検査対象物９０より小さい線膨張率を備えた。しかしながら、パターン層は、検査対象物より大きい線膨張率を備えてもよい。このとき、パターン層は、検査対象物９０との線膨張率の差に起因する圧縮力によって圧縮破壊することによって破断し、検知部はこの破断を検知することができる。

また、上述した第１実施形態では、歪み検出デバイスは、矩形状を備えていたが、これに限定されず、円形状などであってもよい。

また、上述した第１実施形態では、パターン層３０の線材３１は、繰り返し蛇行するようにパターン形成されていたが、これに限定されず、らせん状にパターン形成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、検査対象物９０は、電気設備など大型で強度が必要な金属筐体であったが、これに限定されない。

１、２歪み検出デバイス、
１０、１１０粘着層、
２０シート、
３０パターン層、
４０検知部、
９０検査対象物。

Claims

検査対象物の歪みを検出する歪み検出デバイスであって、
前記検査対象物に貼り付けられる粘着層と、
前記粘着層の前記検査対象物が設けられる側の反対側に設けられ、前記検査対象物と異なる線膨張率を備えるパターン層と、
前記パターン層の破断を検知する検知部と、を有する歪み検出デバイス。
前記パターン層は導電性を備えており、
前記検知部は、前記パターン層を流れる電流を検知することによって、前記パターン層の破断を検知する請求項１に記載の歪み検出デバイス。
前記粘着層および前記パターン層の間に設けられるとともに、熱収縮性を備えるシートをさらに有する請求項１または２に記載の歪み検出デバイス。
前記パターン層の線膨張率は、１×１０^−６／℃〜１０×１０^−６／℃である請求項１〜３のいずれか１項に記載の歪み検出デバイス。
前記パターン層は、前記粘着層の表面に投射した際に、前記表面上を繰り返し蛇行するともに、連続的に走査するようにパターン形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の歪み検出デバイス。
前記パターン層は、線材が連続的に走査するようにパターン形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の歪み検出デバイス。