JP6146134B2 - プレートの高さ測定方法、高さ測定補助装置及び高さ測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、襞やディンプル等の凹凸が形成されたプレートにおいてその凹凸の高さを測定するためのプレートの高さ測定方法、高さ測定補助装置及び高さ測定装置に関するものである。

従来、燃料電池に用いられるセパレータとしては、例えば図７に示すように、プレート３１に凹凸部３２を連続して形成して、その凹凸部３２を水素や酸素等のガス，あるいは冷却水を流すためのガス流路とした構成が知られている。このような燃料電池用セパレータの製造に際しては、プレート３１上の選択された複数の測定位置において、凹凸部３２の高さＨ１を測定して、規定寸法になっているか否かを検査していた。

ところが、前記のようにプレート３１に凹凸部３２を連続して形成した場合には、図８に示すように、プレート３１に反りやうねり等の撓みが発生しやすい。このような場合は、プレート３１上の選択された測定位置における高さＨ１の測定を正確に行うことができない可能性が高い。

このような問題に対応するため、例えば特許文献１に開示されるような燃料電池用セパレータの測定方法が従来から提案されている。
この従来方法においては、２枚の挟持板間にセパレータを挟持して、セパレータの全面を加圧することにより、セパレータの反りを矯正して平板状する。この状態で、両挟持板に設けられた切欠部や孔部を通して一対の非接触変位センサにより、セパレータの厚さをレーザ、超音波、マイクロ波等で測定するようにしている。

特開２００３−２２８３４号公報

しかしながら、この従来の測定方法においては、セパレータの反りを矯正するように、挟持板によるセパレータの加圧力を強く設定すると、その加圧力のために凹凸部３２が圧縮変形されて、その高さＨ１を正確に測定することができない。すなわち、凹凸部３２がセパレータの全体にわたって均一な高さになっているとは限らず、このような場合には、凹凸部３２の高い部分が潰される。一方、凹凸部３２の圧縮変形を防ぐために、挟持板によるセパレータの加圧力を弱く設定すると、セパレータの反りを有効に取り除くことができなくて、やはり高さＨ１の測定を正確に行うことができない。

以上のように、この従来の測定方法においては、挟持板によるセパレータの加圧力の設定が難しいため、複数のセパレータについて同一条件で繰り返し高さ測定を行うことが困難である。さらに、この従来の測定方法では、非接触変位センサを用いて、セパレータの厚さをレーザ、超音波、マイクロ波等で測定するため、凹凸部３２の最高高さ位置に対してねらいを定めて、凹凸部３２の高さＨ１を測定する必要がある。このため、凹凸部３２の高さＨ１の測定に手間がかかり、正確な測定が難しいという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、凹凸が連続して形成されたプレートの選択された測定位置の撓みを局部的に除いた状態で、その測定位置の高さを正確に測定することができるプレートの高さ測定方法を提供することにある。

この発明のその他の目的は、凹凸が連続して形成されたプレートの選択された測定位置の撓みを簡単かつ有効に除いて測定に供することができる高さ測定補助装置を提供することにある。この発明のさらにその他の目的は、プレートの選択された測定位置において、凹凸の高さを正確に測定することができる高さ測定装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、このプレートの高さ測定方法では、凹凸が連続して形成されたプレートの選択された測定位置の高さを測定するための測定方法において、前記測定位置の周囲を保持体により保持した後、前記測定位置の周囲であって、前記保持体より内側を局部的に把持して引っ張ることにより、測定位置の撓みを除いた状態で前記測定を実行することを特徴としている。

従って、この高さ測定方法では、凹凸が連続して形成されたプレートに反りやうねり等の撓みが生じている場合でも、そのプレートの選択された測定位置の周囲を引っ張ることにより、測定位置の撓みを除くことができる。よって、この撓みの取り除き状態で、測定位置の高さを正確に測定することができる。

また、このプレートの高さ測定補助装置では、凹凸が連続して形成されたプレートの選択された高さ測定位置の周囲を外方へ引っ張って測定位置の撓みを除く緊張付与部を備え、前記緊張付与部の外側においてプレートをその表裏から保持する保持体を設け、前記保持体の先端面は、前記緊張付与部の先端面より前記プレート側へ突出していることを特徴としている。

従って、この高さ測定補助装置では、凹凸が連続して形成されたプレートの選択された高さ測定位置の周囲を、緊張付与部によって外方へ引っ張ることにより、その測定位置の撓みを簡単かつ有効に除くことができる。

さらに、このプレートの高さ測定装置では、前記のような構成のプレートの高さ測定補助装置の内側に、プレートの表裏両面に接触してプレートの高さを測定するための測定子を設けたことを特徴としている。

従って、この高さ測定装置では、プレートの選択された測定位置において、測定子がプレートの表裏両面に接触することにより、凹凸の高さを正確に測定することができる。

前記のプレートの高さ測定方法、高さ測定補助装置及び高さ測定装置によれば、凹凸が連続して形成されたプレートの選択された測定位置の撓みを除いた状態で、その測定位置の高さを正確に測定することができるという効果を発揮する。

一実施形態のプレートの高さ測定装置を示す断面図。 図１の高さ測定装置の一部を拡大して示す部分断面図。 同高さ測定装置における測定補助装置の動作状態を示す断面図。 図３に続く測定補助装置の動作状態を示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は高さ測定装置の測定子の測定動作を順に示す正面図。 プレートの異なった測定位置における測定子の測定動作を示す正面図。 燃料電池用のセパレータを示す斜視図。 同セパレータの撓み状態を示す部分正面図。

以下、図７及び図８に示すように、燃料電池用セパレータにおけるプレート３１の襞状をなす凹凸部３２の高さＨ１を測定するようにした高さ測定装置及び測定方法の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。

図１に示すように、この実施形態の高さ測定装置には、凹凸部３２が連続して形成されたプレート３１の選択された高さ測定位置において、その測定位置の周囲を局部的に押さえるとともに、測定位置の撓みを除く高さ測定補助装置１１が備えられている。高さ測定補助装置１１の内側には、プレート３１の凹凸部３２の高さＨ１を測定する高さ測定機構１２が配置されている。

図１及び図２に示すように、前記高さ測定補助装置１１には、プレート３１の測定位置の周囲を外方へ引っ張って、その測定位置及び周囲に緊張状態をつくり、これによって反りやうねり等の撓みを除くための緊張付与部１３が設けられている。この緊張付与部１３は、プレート３１をその表裏から把持するように接近離間可能に対向配置された一組の把持体１４より構成されている。両把持体１４は、硬質ウレタン等のゴム状弾性体によって円環状をなすように形成され、円環状の支持板１５の中心にそれぞれ嵌合固定されている。各把持体１４の対向面には、把持体１４間にプレート３１を把持した状態でプレート３１の測定位置の周囲を局部的に外方へ引っ張って緊張を付与するための段差１４１が形成されている。これらの段差１４１は、ずれるとともに、凹凸の関係で対向されている。

図１に示すように、前記各把持体１４の外側において各支持板１５の対向面には、プレート３１をその表裏から把持して保持する一組の保持体１６が固定されている。両保持体１６は、前記把持体１４における硬質ウレタンよりも軟質であるウレタン等のゴム状弾性体によって円環状をなすように形成されている。この場合、両保持体１６の先端面が前記把持体１４の先端面よりも支持板１５から離間する位置に配置されて、各保持体１６が把持体１４よりもプレート３１の表裏両面に対して早く接触される。両支持板１５には、駆動部材としてのシリンダ１７がそれぞれ作動部材１８を介して接続されている。そして、これらのシリンダ１７により両支持板１５が接近または離間する方向に移動されて、把持体１４と保持体１６とが一体に開閉される。

図１に示すように、前記高さ測定機構１２には、プレート３１の測定位置の表裏両面に接触して測定位置の凹凸部３２の高さＨ１を測定するために、図示しないシリンダによって接近離間動作される一組の測定子１９，２０が備えられている。この測定子１９，２０は、前記高さ測定補助装置１１における円環状の把持体１４及び保持体１６の中心位置に、その把持体１４及び保持体１６によって包囲されるように配置されている。前記測定子１９，２０には図示しないデータ発生装置が連結されていて、測定子１９，２０の図１の上下位置に応じた位置データがデータ発生装置から出力される。

なお、前記シリンダ１７及び測定子１９，２０を動作させるためのシリンダの付勢力は、プレート３１の凹凸部３２が変形されないように、弱い付勢力に設定されている。
そして、この高さ測定機構１２においては、図５（ａ）に示すように、プレート３１を介在させない状態で、両測定子１９，２０が互いに接触する位置に移動されることにより、各測定子１９，２０の位置が原点位置Ｐ１として設定される。その後、図５（ｂ）に示すように、プレート３１を介在させた状態で、両測定子１９，２０がプレート３１の表裏両面と接触する位置に移動されることにより、各測定子１９，２０の原点位置Ｐ１からの変位量Ｄ１，Ｄ２が測定される。そして、この各測定子１９，２０の変位量Ｄ１，Ｄ２を加算することによって、プレート３１の凹凸部３２の高さＨ１が求められる。

次に、前記のように構成された高さ測定装置により、燃料電池用セパレータにおけるプレート３１の高さＨ１を測定する場合の測定方法について説明する。
このプレート３１の高さ測定時には、高さ測定補助装置１１の両把持体１４及び保持体１６が離間されるとともに、高さ測定機構１２の両測定子１９，２０が離間された状態で、それらの間にプレート３１が挿入されて、プレート３１上の選択された測定位置が測定子１９，２０と対応する位置に配置される。この状態で、高さ測定補助装置１１のシリンダ１７が突出動作されると、作動部材１８を介して両支持板１５が接近する方向に移動されて、両把持体１４及び保持体１６がプレート３１の表裏両面に向かって接近移動される。

このため、図３に示すように、両保持体１６が把持体１４の外側においてプレート３１の表裏両面に接触して、プレート３１の測定位置の周囲が両保持体１６によって保持される。この場合、保持体１６がウレタン等のゴム状弾性体によって形成されているため、プレート３１の凹凸部３２が強い保持力や高い集中応力を受けることはない。従って、プレート３１が圧縮方向に変形するおそれはない。

続いて、図４に示すように、両把持体１４がプレート３１の表裏両面に接触して、プレート３１の測定位置の周囲が両把持体１４によって把持される。このとき、両把持体１４の段差１４１により、プレート３１の測定位置が外側に引っ張られて緊張される。よって、図３に示すように、プレート３１の測定位置に反りやうねり等の撓みが生じている場合には、その撓みが取り除かれる。この場合、プレート３１は、把持体１４の外周側において保持体１６によって保持されているため、前記段差１４１によってプレート３１に引っ張り力が作用しても、プレート３１の把持体１４の外周側の部分が把持体１４側に引き込まれることはない。従って、プレート３１の把持体１４の内周側の部分を適切に緊張させることができる。そして、この場合にも、把持体１４が硬質ウレタン等のゴム状弾性体によって形成されているため、プレート３１の凹凸部３２が局部的に強い把持力を受けて圧縮方向に変形するおそれはない。

その後、図５（ｂ）に示すように、高さ測定機構１２の両測定子１９，２０がプレート３１の表裏両面と接触する位置に移動されて、予め求められている原点位置Ｐ１からの各測定子１９，２０の変位量Ｄ１，Ｄ２が測定される。そして、この変位量Ｄ１，Ｄ２が加算されることにより、プレート３１の測定位置における凹凸部３２の高さＨ１が求められる。この場合、プレート３１の測定位置の撓みが予め取り除かれているとともに、両測定子１９，２０は、凹凸部３２の高いところに当たって停止される。従って、凹凸部３２の高さの測定を高い位置をねらって測定したり、その測定位置の撓みに影響されたりすることなく、高さＨ１の測定を正確に行うことができる。

そして、プレート３１上の１つの測定位置の高さ測定が終了すると、図６に示すように、プレート３１上の異なった測定位置において、前記と同様な高さ測定が実行される。この場合、図６に示すように、プレート３１上の２つの測定位置間で、プレート３１に大きな反りやうねり等の撓みが生じていることがある。ところが、この高さ測定機構１２においては、前記のように各測定子１９，２０の原点位置Ｐ１からの変位量Ｄ１，Ｄ２の加算によって、プレート３１の測定位置の高さＨ１が測定されるため、プレート３１の大きな撓みに影響されることなく、各測定位置において正確な高さ測定を行うことができる。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この実施形態の高さ測定方法では、凹凸部３２が連続して形成されたプレート３１の選択された測定位置の高さを測定するための測定方法において、前記測定位置の周囲を局部的に把持して引っ張ることにより、測定位置の撓みを除いた状態で前記測定を実行するようになっている。

従って、この高さ測定方法では、凹凸部３２が連続して形成されたプレート３１に反りやうねり等の撓みが生じている場合でも、そのプレート３１の選択された測定位置の周囲を引っ張ることにより、測定位置の撓みを除くことができる。よって、この撓みの取り除き状態で、測定位置の高さを正確に測定することができる。そして、特許文献１とは異なり、プレート３１の全体を押さえるものではないため、仮に、凹凸部３２に高さの差が生じていても、高い部分が潰されるようなことを防止することが可能になる。

（２） この実施形態の高さ測定補助装置では、凹凸部３２が連続して形成されたプレート３１の選択された高さ測定位置の周囲を外方へ引っ張って測定位置の撓みを除く緊張付与部１３が備えられている。このため、プレート３１の選択された高さ測定位置の周囲を、緊張付与部１３によって外方へ引っ張って、適度に緊張させることにより、その測定位置の撓みを簡単かつ有効に除くことができる。

（３） この実施形態の高さ測定補助装置では、前記緊張付与部１３が、プレート３１をその表裏から把持する一組の把持体１４よりなり、両把持体１４の少なくとも一方にはプレート３１に緊張を付与する段差１４１が設けられている。このため、両把持体１４間でプレート３１の測定位置の周囲が把持されたとき、把持体１４の段差１４１により測定位置が外側に引っ張られて緊張される。よって、緊張付与部１３の簡単な構成により、測定位置の撓みを効果的に除くことができる。

（４） この実施形態の高さ測定補助装置では、前記把持体１４がゴム状弾性体によって構成されている。このため、把持体１４間においてプレート３１が局部的に強い把持力で把持されるおそれがなく、プレート３１の凹凸部３２が圧縮変形するおそれを防止することができる。

（５） この実施形態の高さ測定補助装置では、前記緊張付与部１３の外側にプレート３１をその表裏から保持する保持体１６が設けられている。このため、緊張付与部１３によりプレート３１の測定位置の周囲が外方に引っ張られて測定位置の撓みが除かれる際には、緊張付与部１３の外側において保持体１６によりプレート３１が表裏から保持される。よって、測定位置の撓みの取り除き時に、プレート３１に位置ズレが生じるおそれを抑制することができる。

（６） この実施形態の高さ測定補助装置では、前記保持体１６がゴム状弾性体によって構成されている。このため、保持体１６間においてプレート３１が強い保持力で保持されるおそれがなく、プレート３１の凹凸部３２が圧縮変形するおそれを防止することができる。

（７） この実施形態の高さ測定補助装置では、前記把持体１４と保持体１６とが一体に開閉されるようになっている。このため、把持体１４と保持体１６とをシリンダ１７等の共通の駆動部材によって開閉動作させることができて、構成を簡略化することができる。

（８） この実施形態の高さ測定装置では、前記のような構成の高さ測定補助装置の内側に、プレート３１の表裏両面に接触してプレート３１の高さを測定するための測定子１９，２０が設けられている。このため、プレート３１の選択された測定位置において、測定子１９，２０がプレート３１の表裏両面における凹凸部３２の高いところに接触する。このため、ピンポイント状に高いところをねらって測定しなくても、凹凸部３２の高さを正確かつ簡単に測定することができる。

（９） この実施形態の高さ測定装置では、前記緊張付与部１３及び保持体１６が、前記測定子１９，２０を包囲する環状に形成されている。このため、測定子１９，２０を緊張付与部１３及び保持体１６に干渉することなく配置することができるとともに、プレート３１の測定位置の周囲に対して、緊張付与部１３による外方への引っ張り力及び保持体１６による保持力を満遍なく付与することができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 複数の突起や凹部よりなるディンプル状の凹凸部の高さの測定を行なうようにすること。

・ 前記段差１４１を、測定子１９，２０を中心とした環状溝と、その環状溝内に入り込む形状の環状凸部とによって構成すること。
・ 把持体１４と保持体１６とをリニアモータ等の別の駆動部材によって開閉させるように構成すること。

・ 把持体１４及び保持体１６を環状以外の形状、例えば、測定子１９，２０の両側において対向する一対のものによって構成すること。

１１…高さ測定補助装置、１２…高さ測定機構、１３…緊張付与部、１４…把持体、１４１…段差、１５…支持板、１６…保持体、１７…シリンダ、１９，２０…測定子、３１…プレート、３２…凹凸部、Ｈ１…高さ。

Claims (10)

1. 凹凸が連続して形成されたプレートの選択された測定位置の高さを測定するための測定方法において、
   前記測定位置の周囲を保持体により保持した後、
   前記測定位置の周囲であって、前記保持体より内側を局部的に把持して引っ張ることにより、測定位置の撓みを除いた状態で前記測定を実行するプレートの高さ測定方法。
2. 測定位置の周囲を外方に引っ張って測定位置の撓みを除く請求項１に記載のプレートの高さ測定方法。
3. 凹凸が連続して形成されたプレートの選択された高さ測定位置の周囲を外方へ引っ張って測定位置の撓みを除く緊張付与部を備え、
   前記緊張付与部の外側においてプレートをその表裏から保持する保持体を設け、
   前記保持体の先端面は、前記緊張付与部の先端面より前記プレート側へ突出しているプレートの高さ測定補助装置。
4. 前記緊張付与部は、プレートをその表裏から把持する一組の把持体よりなり、両把持体にはプレートに緊張を付与する段差を設けた請求項３に記載のプレートの高さ測定補助装置。
5. 前記把持体をゴム状弾性体によって構成した請求項４に記載のプレートの高さ測定補助装置。
6. 前記緊張付与部の外側においてプレートをその表裏から保持する保持体を設けた請求項４または５に記載のプレートの高さ測定補助装置。
7. 前記保持体をゴム状弾性体によって構成した請求項６に記載のプレートの高さ測定補助装置。
8. 前記把持体と保持体とを一体に開閉するようにした請求項６または７に記載のプレートの高さ測定補助装置。
9. 請求項３〜８のうちのいずれか一項に記載のプレートの高さ測定補助装置の内側に、プレートの表裏両面に接触してプレートの高さを測定するための測定子を設けたプレートの高さ測定装置。
10. 前記緊張付与部及び保持体を、前記測定子を包囲する環状に形成した請求項９に記載のプレートの高さ測定装置。