JP6274246B2

JP6274246B2 - 監視装置

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Publication number: JP6274246B2
Application number: JP2016078341A
Authority: JP
Inventors: 原田　敏一; 敏一原田; 坂井田　敦資; 敦資坂井田; 谷口　敏尚; 敏尚谷口; 倫央郷古; 岡本　圭司; 圭司岡本; 啓太齋藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2036-04-08
Also published as: EP3441751A1; US11029269B2; TWI630736B; KR20180122427A; JP2017187452A; EP3441751B1; KR102124399B1; CN109073576A; EP3441751A4; WO2017175851A1; US20190162684A1; TW201804638A; CN109073576B

Description

本発明は、支持装置により支持される対象物の支持状態を監視する監視装置に関するものである。

熱流束に応じた信号を出力する熱流束センサとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

特許第５３７６０８６号公報

ところで、対象物を挟んで配置された複数の支持部材により対象物を支持する支持装置が知られている。この支持装置は、例えば対象物に対して切削加工などを行う際に、対象物を所定の位置で支持することに用いられる。その際、対象物が支持される位置が本来の位置からずれている場合、その状態で対象物の切削加工を行うと加工不良が生じる。また、対象物が支持部材から脱落している場合、対象物の切削加工を行うことはできない。一般に、加工不良の有無は、対象物を加工した後の検査工程にてチェックが行われる。そのため、支持装置による対象物の支持が正常でない場合、検査工程で加工不良品が発見されるまで多数の加工不良品が製造されるおそれがある。したがって、支持装置による対象物の支持状態を監視できる監視装置の実現が望まれる。

その実現のために、支持装置が備える支持部材にロードセルを取り付けることが考えられる。しかし、ロードセルは、ひずみゲージがひずむことで荷重を検出するものであるので、そこに支持部材から大きな荷重が印加されると破損するおそれがある。また、ロードセルは、一般に板厚が大きいために、支持装置の体格が大型化することが懸念される。このように、支持装置による対象物の支持状態をロードセルによって監視することには、ロードセルの強度、サイズおよびコストなどあらゆる面で問題がある。

なお、上述した監視装置に関する課題は、対象物の切削加工に用いられる支持装置を監視するものに限らず、例えば対象物の搬送に用いられる支持装置を監視するものなどについても、同様に言えることである。

本発明は上記点に鑑みて、支持装置により支持される対象物の支持状態を監視する監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の監視装置は、支持装置（５０）により支持される対象物（２）の支持状態を監視するものである。支持装置は、対象物を挟んで配置された複数の支持部材（５１、６０）と、複数の支持部材の少なくとも一方に設けられた弾性部材（７０）とを備える。

監視装置は、熱流束センサ（１０）および検出部（２０）を備える。弾性部材は、少なくとも１つの支持部材の移動により複数の支持部材の間に対象物が支持されるとき、支持部材から印加される荷重により弾性変形する。熱流束センサは、その弾性部材と外部との間を流れる熱流束に応じた信号を出力する。検出部は、熱流束センサが出力した信号に基づき、複数の支持部材による対象物の支持状態または対象物の大きさを検出する。

これによれば、弾性部材は、弾性変形に伴い、発熱または吸熱する。そこで、監視装置は、弾性変形と外部との間を流れる熱流束を熱流束センサにより検出することで、複数の支持部材により対象物が正しい位置で支持されているか否か、または対象物の大きさを検出できる。

また、熱流束センサは、支持部材から板厚方向に印加される荷重に対して十分な剛性を備える。また、熱流束センサは、板厚が薄いので支持装置が大型化することがない。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１実施形態における監視装置を取り付けた支持装置が対象物を正しい位置で支持している状態を示す断面図である。図１中の熱流束センサの平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。第１実施形態における監視装置を取り付けた支持装置が対象物を正しい位置で支持する際の動作を示す説明図である。図４の状態における熱流束センサの出力波形を示すグラフである。第１実施形態における監視装置を取り付けた支持装置が対象物を正規の位置からずれた位置で支持する際の動作を示す説明図である。図６の状態における熱流束センサの出力波形を示すグラフである。第１実施形態における監視装置を取り付けた支持装置が対象物を脱落する際の動作を示す説明図である。図８の状態における熱流束センサの出力波形を示すグラフである。第１実施形態における監視装置を取り付けた支持装置が正規のものより小さい対象物を支持する際の動作を示す説明図である。図１０の状態における熱流束センサの出力波形を示すグラフである。第１実施形態における監視装置を取り付けた支持装置が正規のものより大きい対象物を支持する際の動作を示す説明図である。図１２の状態における熱流束センサの出力波形を示すグラフである。本発明の第２実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の模式的な断面図である。本発明の第３実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の模式的な断面図である。本発明の第４実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の模式的な断面図である。本発明の第５実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の模式的な断面図である。本発明の第６実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第７実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の模式的な断面図である。本発明の第８実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第９実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第１０実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第１１実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第１２実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第１３実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の模式的な断面図である。本発明の第１４実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第１５実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第１６実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。本発明の第１７実施形態における監視装置を取り付けた支持装置の一部の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態の監視装置１は、支持装置５０に取り付けられ、その支持装置５０により支持される対象物２の支持状態を監視するものである。

まず、支持装置５０について説明する。

支持装置５０は、可動部材５１、固定部材６０および弾性部材７０を備えている。本実施形態の可動部材５１は、エアシリンダ５２が備えるピストンロッド５３である。ピストンロッド５３と固定部材６０とは対象物２を挟んで配置される。可動部材５１としてのピストンロッド５３と固定部材６０とはいずれも、特許請求の範囲に記載の「支持部材」の一例に相当するものである。

エアシリンダ５２は、シリンダ５４、ピストン５５、および上述したピストンロッド５３などを備えており、空気圧を動力としてピストン５５およびピストンロッド５３を往復運動させるものである。

シリンダ５４は、筒状に形成され、内側に内部空間としての２つの部屋５６、５７を有する。

シリンダ５４の部屋５６、５７には、ピストン５５が配置されている。ピストン５５は、その部屋５６、５７をシリンダ５４の軸方向に往復移動可能である。

ピストンロッド５３は、ピストン５５と連動する軸部材であり、一端がピストン５５に接続され、他端がシリンダ５４の軸方向の端部に設けられた穴５４１から突出している。

以下の説明において、ピストン５５のピストンロッド５３側とは反対側の部屋を第１室５６といい、ピストン５５のピストンロッド５３側の部屋を第２室５７というものとする。

シリンダ５４には、第１室５６に連通する第１開口部５８と、第２室５７に連通する第２開口部５９とが形成されている。第１開口部５８から第１室５６に圧縮空気が供給されるとき、第２室５７は第２開口部５９を通じて大気開放される。これにより、ピストン５５とピストンロッド５３は、矢印Ｄ１の方向へ移動する。

これに対し、第２開口部５９から第２室５７に圧縮空気が供給されるとき、第１室５６は第１開口部５８を通じて大気開放される。これにより、ピストン５５とピストンロッド５３は、矢印Ｄ２の方向へ移動する。このようにして、ピストン５５とピストンロッド５３は、第１室５６または第２室５７に供給される空気の圧力により、シリンダ５４の軸方向に往復移動可能である。

固定部材６０は、ピストンロッド５３に対して対象物２を挟んだ位置に配置される。固定部材６０は、対象物２が載置される載置部６１と、その載置部６１に接続する固定部６２とを有する。

弾性部材７０は、固定部６２の対象物２側に設けられる。弾性部材７０は、例えばゴムなどから形成され、対象物２の移動を規制するストッパとして機能するものである。

図１に示したように、ピストンロッド５３が矢印Ｄ１の方向へ移動し、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に対象物２が挟まれると、対象物２は、ピストンロッド５３と弾性部材７０により支持される。

これに対し、ピストンロッド５３が矢印Ｄ２の方向へ移動すると、対象物２は、ピストンロッド５３と弾性部材７０による支持から開放される。

次に、上述した支持装置５０により支持される対象物２の支持状態を監視する監視装置１について説明する。

監視装置１は、熱流束センサ１０および検出部２０などを備えている。

熱流束センサ１０は、固定部材６０の固定部６２と弾性部材７０との間に設けられる。ピストンロッド５３の移動によりピストンロッド５３と弾性部材７０との間に対象物２が支持されるとき、弾性部材７０は、ピストンロッド５３から印加される荷重と固定部６２からの反力により圧縮されて発熱する。熱流束センサ１０は、その際に弾性部材７０と外部との間を熱流束センサ１０を経由して流れる熱流束に応じた電圧信号を出力するものである。

ここで、熱流束センサ１０の構造について説明する。

図２および図３に示すように、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造を有する。なお、図２では、表面保護部材１１０を省略している。絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。絶縁基材１００は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。第１、第２ビアホール１０１、１０２に互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２層間接続部材１３０、１４０が埋め込まれている。絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面導体パターン１１１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面導体パターン１２１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。

熱流束センサ１０の厚さ方向にて、熱流束が熱流束センサ１０を通過すると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱流束センサ１０は、この熱起電力をセンサ信号（例えば、電圧信号）として出力する。

図１に示すように、熱流束センサ１０が出力した信号は、検出部２０に伝送される。検出部２０は、マイクロコンピュータなどを含んで構成されるものである。検出部２０は、熱流束センサ１０が出力した信号に基づき、支持装置５０による対象物２の支持状態、または対象物２の大きさを検出することが可能である。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、支持装置５０が対象物２を正しい位置で支持する際の動作を示したものである。

まず、図４（Ａ）の状態からピストンロッド５３が矢印Ｄ１の方向へ移動し、対象物２を弾性部材７０側へ移動する。図４（Ｂ）に示すように、対象物２は、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に挟まれることにより支持される。このとき、弾性部材７０は、ピストンロッド５３から印加される荷重により圧縮される。図４（Ｂ）では、弾性部材７０が圧縮される圧縮量をＥ１にて示している。

すなわち、弾性部材７０は、ピストンロッド５３の運動エネルギーを吸収して対象物２を支持する際、運動エネルギー（衝突エネルギー）を弾性力の位置エネルギーに変換して吸収する。弾性部材７０は、吸収したエネルギーを内部エネルギー（反発力）として蓄えるが、その際に、分子の並びを変形するため、弾性部材７０内部の摩擦によって熱が生じる。この熱量は弾性部材７０の変形量に比例するため、これを監視することで内部エネルギー（反発力）の大きさを監視する事ができる。

図４（Ａ）の状態からピストンロッド５３が矢印Ｄ１の方向へ移動すると、対象物２はピストンロッド５３と弾性部材７０により支持される。このとき、弾性部材７０は、圧縮され、発熱する。このとき、弾性部材７０と固定部材６０との間を熱流束センサ１０を経由して熱流が流れる。熱流束センサ１０は、自身を経由して流れる熱流束に応じた電圧信号を出力する。その熱流束センサ１０が出力した信号は、検出部２０に伝送される。

次に、図４（Ｂ）の状態からピストンロッド５３が矢印Ｄ２の方向へ移動すると、対象物２はピストンロッド５３と弾性部材７０による支持から開放される。このとき、弾性部材７０は、対象物２を支持する前の元の厚さに戻る。このとき、弾性部材７０は、周囲の熱を吸収する。弾性部材７０による吸熱により生じる熱流束も、熱流束センサ１０によって検出される。その熱流束センサ１０が出力した信号は、検出部２０に伝送される。

図５のグラフは、ピストンロッド５３が図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の状態へ移行し、対象物２を一定時間支持した後、再度、図４（Ｂ）の状態から図４（Ａ）の状態へ移行した際の熱流束センサ１０の出力波形を実測したものである。

時刻ｔ０以降、ピストンロッド５３は、図４（Ａ）の矢印Ｄ１の方向へ移動する。時刻ｔ１で、ピストンロッド５３と共に移動した対象物２と弾性部材７０とが接触する。そのため、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで、熱流束センサ１０の出力信号は、ほぼ一定の値Ｖ１を示している。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に対象物２が支持された状態となる。その間、ピストンロッド５３は対象物２を介して弾性部材７０に荷重を印加するので、弾性部材７０は圧縮される。これにより、弾性部材７０は発熱するので、弾性部材７０から熱流束センサ１０を通り固定部材６０に熱流が流れる。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ１以降一旦低下するが、その後時刻ｔ２に至るまで上昇し、時刻ｔ２付近で最大値Ｖ２を示す。

時刻ｔ２以降、ピストンロッド５３は、図４（Ｂ）の矢印Ｄ２の方向へ移動する。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に、ピストンロッド５３が対象物２を介して弾性部材７０に印加していた荷重が解除され、弾性部材７０は対象物２を支持する前の元の厚さに戻る。そのため、弾性部材７０は吸熱するので、固定部材６０から熱流束センサ１０を通り弾性部材７０に熱流が流れる。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ２以降低下し、時刻ｔ３で対象物２と弾性部材７０とが接触する前の値とほぼ同じ値Ｖ１になる。時刻ｔ３以降、熱流束センサ１０の出力信号は、ほぼ一定である。

ここで、上述した対象物２の支持動作および開放動作の実験を対象物２が正しい位置で支持される状態で複数回行った場合、熱流束センサ１０から出力される信号の最大値は、ほぼ一定の値を示す。検出部２０は、そのような複数回の実験などにより求められた熱流束センサ１０の出力信号の最大値の下限値を、第１閾値Ｔｈ１として記憶している。

図５に示したように、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間の熱流束センサ１０の出力の最大値Ｖ２が第１閾値Ｔｈ１より大きい場合、検出部２０は、ピストンロッド５３と弾性部材７０によって対象物２が正しい位置で支持されていると判定する。なお、その場合、検出部２０は、対象物２の大きさが正規の大きさであるか、或いは正規の大きさより大きいと判定することも可能である。検出部２０による対象物２の大きさの判定方法については後述する。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、支持装置５０が対象物２を、ピストンロッド５３の軸心に対し正規の位置からずれた位置で支持する際の動作を示したものである。

図６（Ａ）、（Ｂ）では、対象物２の正規の位置を一点鎖線Ｐ１で示している。図６（Ａ）、（Ｂ）では、対象物２は、正規の位置からずれた位置にある。そのため、図６（Ｂ）に示すように、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に対象物２が支持されるとき、弾性部材７０の一部の面積に荷重が印加される。図６（Ｂ）では、その際に弾性部材７０が圧縮される圧縮量をＥ２にて示している。図６（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ２は、図４（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ１より大きい。

図７のグラフは、ピストンロッド５３が図６（Ａ）の状態から図６（Ｂ）の状態へ移行し、対象物２を一定時間支持した後、再度、図６（Ｂ）の状態から図６（Ａ）の状態へ移行した際の熱流束センサ１０の出力波形を実測したものである。

時刻ｔ０以降、ピストンロッド５３は、図６（Ａ）の矢印Ｄ１の方向へ移動する。時刻ｔ１で、ピストンロッド５３と共に移動した対象物２と弾性部材７０とが接触する。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に対象物２が支持された状態となる。その間、ピストンロッド５３は対象物２を介して弾性部材７０に荷重を印加する。しかし、対象物２が正規の位置からずれた位置にある場合、弾性部材７０の一部の面積に荷重が印加され、弾性部材７０の一部が圧縮されて変形する。そのため、弾性部材７０の発熱量は、対象物２が正規の位置で支持されたときの弾性部材７０の発熱量よりも小さい。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ１以降、時刻ｔ２に至るまで上昇するが、その最大値Ｖ３は、図５で示した出力信号の最大値Ｖ２よりも小さい。

時刻ｔ２以降、ピストンロッド５３は、図６（Ｂ）の矢印Ｄ２の方向へ移動する。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に、ピストンロッド５３が弾性部材７０に印加していた荷重が解除され、弾性部材７０は対象物２を支持する前の元の厚さに戻る。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ２以降低下し、時刻ｔ３で、対象物２と弾性部材７０とが接触する前の値Ｖ１とほぼ同じになる。

図７に示したように、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間の熱流束センサ１０の出力の最大値Ｖ３が第１閾値Ｔｈ１より小さい場合、検出部２０は、ピストンロッド５３と弾性部材７０により対象物２が正規の位置からずれた位置で支持されていると判定する。なお、検出部２０は、対象物２の大きさが正規のものより小さいと判定することも可能である。検出部２０による対象物２の大きさの判定方法については後述する。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、支持装置５０が対象物２を支持することなく、対象物２が脱落したときの動作を示したものである。

図８（Ｂ）に示すように、対象物２がピストンロッド５３と弾性部材７０との間から対象物２が脱落したとき、弾性部材７０には荷重が印加されない。その場合、弾性部材７０は弾性変形しない。

図９のグラフは、ピストンロッド５３が図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）の状態へ移行した後、再度、図８（Ｂ）の状態から図８（Ａ）の状態へ移行した際の熱流束センサ１０の出力波形を実測したものである。

図９では、時刻ｔ０から時刻ｔ３において、熱流束センサ１０の出力信号は、ほぼ一定の値Ｖ１を示す。この場合、検出部２０は、ピストンロッド５３と弾性部材７０により対象物２が支持されていないと判定する。

次に、検出部２０による対象物の大きさの判定方法について説明する。

図１０（Ａ）、（Ｂ）は、正規の大きさよりも小さい対象物２^＊を支持装置５０が支持する際の動作を示したものである。

なお、ピストンロッド５３は、軸方向の移動範囲または第１室５６に供給される気圧が定まっているものとする。

図１０（Ａ）、（Ｂ）では、対象物の正規の大きさを一点鎖線Ｐ２で示している。図１０（Ａ）、（Ｂ）に示した対象物２^＊は、正規の大きさよりも小さい。そのため、対象物２^＊がピストンロッド５３と弾性部材７０との間に支持されるときに弾性部材７０が圧縮される厚さは、小さいものとなる。図１０（Ｂ）では、その際に弾性部材７０が圧縮される圧縮量をＥ３にて示している。図１０（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ３は、図４（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ１より小さいものとなる。

図１１のグラフは、ピストンロッド５３が図１０（Ａ）の状態から図１０（Ｂ）の状態へ移行し、対象物２^＊を一定時間支持した後、再度、図１０（Ｂ）の状態から図１０（Ａ）の状態へ移行した際の熱流束センサ１０の出力波形を実測したものである。

時刻ｔ０以降、ピストンロッド５３は、図１０（Ａ）の矢印Ｄ１の方向へ移動する。時刻ｔ１で、ピストンロッド５３と共に移動した対象物２^＊と弾性部材７０とが接触する。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に対象物２^＊が支持された状態となる。その間、ピストンロッド５３は対象物２^＊を介して弾性部材７０に荷重を印加する。しかし、上述したように、弾性部材７０が圧縮される圧縮量Ｅ３は、図４（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ１よりも小さい。そのため、弾性部材７０の発熱量は、対象物２^＊が正規の大きさであるときの弾性部材７０の発熱量よりも小さい。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ１以降、時刻ｔ２に至るまで上昇するが、その最大値Ｖ４は、図５で示した出力信号の最大値Ｖ２よりも小さい。

時刻ｔ２以降、ピストンロッド５３は、図１０（Ｂ）の矢印Ｄ２の方向へ移動する。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に、ピストンロッド５３が弾性部材７０に印加していた荷重が解除され、弾性部材７０は対象物２^＊を支持する前の元の厚さに戻る。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ２以降低下し、時刻ｔ３で対象物２^＊と弾性部材７０とが接触する前の値Ｖ１とほぼ同じになる。

図１１に示したように、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間の熱流束センサ１０の出力の最大値Ｖ４が第１閾値Ｔｈ１より小さい場合、検出部２０は、対象物２^＊が正規の位置からずれた位置で支持されているか、または対象物２が正規のものより小さいと判定することが可能である。

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、正規の大きさよりも大きい対象物２^＊＊を支持装置５０が支持する際の動作を示したものである。

なお、上述したように、ピストンロッド５３は、軸方向の移動範囲または第１室５６に供給される気圧が定まっているものである。

図１２（Ａ）、（Ｂ）でも、対象物の正規の大きさを一点鎖線Ｐ３で示している。図１２（Ａ）、（Ｂ）に示した対象物２^＊＊は、正規の大きさよりも大きい。そのため、対象物２^＊＊がピストンロッド５３と弾性部材７０との間に支持されるときに弾性部材７０が圧縮される厚さは、大きいものとなる。図１２（Ｂ）では、その際に弾性部材７０が圧縮される圧縮量をＥ４にて示している。図１２（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ４は、図４（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ１より大きい。

図１３のグラフは、ピストンロッド５３が図１２（Ａ）の状態から図１２（Ｂ）の状態へ移行し、対象物２^＊＊を一定時間支持した後、再度、図１２（Ｂ）の状態から図１２（Ａ）の状態へ移行した際の熱流束センサ１０の出力波形を実測したものである。

時刻ｔ０以降、ピストンロッド５３は、図１２（Ａ）の矢印Ｄ１の方向へ移動する。時刻ｔ１で、ピストンロッド５３と共に移動した対象物２^＊＊と弾性部材７０とが接触する。

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に対象物２^＊＊が支持された状態となる。その間、ピストンロッド５３は対象物２^＊＊を介して弾性部材７０に荷重を印加する。このとき、上述したように、ピストンロッド５３の軸方向の移動範囲または第１室５６に供給される気圧は定まっているので、弾性部材７０が圧縮される圧縮量Ｅ４は、図４（Ｂ）に示した圧縮量Ｅ１よりも大きい。そのため、弾性部材７０の発熱量は、対象物２^＊＊が正規の位置で支持されたときの弾性部材７０の発熱量よりも大きい。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ１以降、時刻ｔ２に至るまで上昇し、その最大値Ｖ５は、図５で示した出力信号の最大値Ｖ２よりも大きい。

時刻ｔ２以降、ピストンロッド５３は、図１０（Ｂ）の矢印Ｄ２の方向へ移動する。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に、ピストンロッド５３が弾性部材７０に印加していた荷重が解除され、弾性部材７０は対象物２^＊＊を支持する前の元の厚さに戻る。したがって、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ２以降低下し、時刻ｔ３で対象物２^＊＊と弾性部材７０とが接触する前の値Ｖ１とほぼ同じになる。

ここで、上述した対象物２^＊＊の支持動作および開放動作の実験を複数回行った場合、対象物２^＊＊が正規の大きさであり、且つ、正しい位置で支持される際に熱流束センサ１０から出力される信号の最大値は、ほぼ一定の値を示す。検出部２０は、そのような複数回の実験などにより求められた熱流束センサ１０の出力信号の最大値の上限値を、第２閾値Ｔｈ２として記憶している。

図１３に示したように、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間の熱流束センサ１０の出力の最大値Ｖ５が第２閾値Ｔｈ２より大きい場合、検出部２０は、対象物２^＊＊の大きさが正規のものより大きいと判定する。

上述した第１実施形態の監視装置１は、次の作用効果を奏する。

（１）第１実施形態では、ピストンロッド５３の移動によりピストンロッド５３と固定部材６０との間に対象物２が支持されるとき、弾性部材７０は、ピストンロッド５３から印加される荷重により弾性変形し、発熱または吸熱する。そこで、監視装置１は、弾性変形と外部との間を流れる熱流束を熱流束センサ１０により検出することで、ピストンロッド５３と固定部材６０により対象物２が正しい位置で支持されているか否か、または対象物２の大きさを検出できる。

また、熱流束センサ１０は、ピストンロッド５３から板厚方向に印加される荷重に対して十分な剛性を備える。また、熱流束センサ１０は、板厚が薄いので支持装置５０が大型化することがない。

（２）第１実施形態では、検出部２０は、熱流束センサ１０の出力が第１閾値Ｔｈ１より大きいとき、ピストンロッド５３と固定部材６０により対象物２が正しい位置で支持されていると判定する。また、検出部２０は、熱流束センサ１０の出力が第１閾値Ｔｈ１より小さいとき、ピストンロッド５３と固定部材６０により対象物２が正しい位置で支持されていないか、または対象物２の大きさが正規のものより小さいと判定する。

これによれば、実験などにより求めた閾値を検出部２０に記憶しておくことで、監視装置１は、熱流束センサ１０が出力した信号に基づき、対象物２が正しい位置で支持されているか否か、または対象物２の大きさが正規のものより小さいか否かを判定できる。

（３）第１実施形態では、検出部２０は、第１閾値Ｔｈ１と、その第１閾値Ｔｈ１より大きい第２閾値Ｔｈ２を記憶している。検出部２０は、熱流束センサ１０の出力が第２閾値Ｔｈ２より大きいとき、対象物２の大きさが正規のものより大きいと判定する。

対象物２の大きさが正規の大きさより大きいとき、弾性部材７０の圧縮量が大きくなるため、弾性部材７０の加熱量が大きくなり、熱流束センサ１０の出力も大きくなる。そのため、実験などにより求めた第２閾値Ｔｈ２を検出部２０に記憶しておくことで、監視装置１は、熱流束センサ１０が出力した信号に基づき、対象物２の大きさが正規のものより大きいか否かを判定できる。

（４）第１実施形態では、熱流束センサ１０は、弾性部材７０と固定部材６０との間に設けられる。

これによれば、弾性部材７０と熱流束センサ１０と固定部材６０の間を熱流が良好に流れる。そのため、熱流束センサ１０の検出精度を高めることができる。

また、熱流束センサ１０を弾性部材７０の外気側の面に取り付ける場合、熱流束センサ１０の周りの空気の滞留により熱流束センサ１０を通過する熱流の流れが悪化することが懸念される。そのため、弾性部材７０と固定部材６０との間に熱流束センサ１０を設けることで、その懸念を払拭できる。

さらに、熱流束センサ１０を弾性部材７０の外気側の面に取り付けることに比べて、熱流束センサ１０が弾性部材７０から剥がれることを防ぐことができる。

（５）第１実施形態では、弾性部材７０は、固定部材６０の対象物２側に設けられる。熱流束センサ１０は、弾性部材７０と固定部材６０との間に設けられる。

これによれば、熱流束センサ１０をピストンロッド５３に取り付ける場合、ピストンロッド５３の動作と共に生じる摩擦熱に起因する熱流束が熱流束センサ１０の出力に影響することが懸念される。そのため、弾性部材７０と固定部材６０との間に熱流束センサ１０を設けることで、その懸念を払拭できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。後述する第２〜第５実施形態は、第１実施形態に対して支持装置５０の構成と、熱流束センサ１０の取り付け方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１４に示すように、第２実施形態では、可動部材５１としてのピストンロッド５３の対象物２側に弾性部材７０が設けられている。

固定部材６０が有する固定部６２は、ストッパとして機能する。そのため、対象物２は、ピストンロッド５３に設けられた弾性部材７０と固定部材６０との間で支持される。

監視装置１が備える熱流束センサ１０は、ピストンロッド５３と弾性部材７０との間に設けられる。ピストンロッド５３の移動により弾性部材７０と固定部材６０との間に対象物２が支持されるとき、弾性部材７０は、ピストンロッド５３から印加される荷重と対象物２からの反力により圧縮されて発熱する。熱流束センサ１０は、弾性部材７０とピストンロッド５３との間を熱流束センサ１０を通じて流れる熱流束に応じた電圧信号を出力する。

熱流束センサ１０が出力した信号は、検出部２０に伝送される。検出部２０は、上述した第１実施形態と同様の方法により、支持装置５０による対象物２の支持状態、または対象物２の大きさを検出する。

したがって、第２実施形態の監視装置１も、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図１５に示すように、第３実施形態では、支持装置５０は、２つの可動部材５１と弾性部材７０とを備えている。２つの可動部材５１は、特許請求の範囲に記載の「支持部材」の一例に相当するものである。

２つの可動部材５１はいずれも、２つのエアシリンダ５２がそれぞれ備えるピストンロッド５３１、５３２である。２つのピストンロッド５３１、５３２は対象物２を挟んで配置される。第３実施形態の説明において、対象物２を挟んで配置される一方のピストンロッド５３を第１ピストンロッド５３１といい、他方のピストンロッド５３を第２ピストンロッド５３２というものとする。

第３実施形態も、第２実施形態と同様に、第１ピストンロッド５３１の対象物２側に弾性部材７０が設けられている。そのため、対象物２は、第１ピストンロッド５３１に設けられた弾性部材７０と第２ピストンロッド５３２との間で支持される。

監視装置１が備える熱流束センサ１０と検出部２０の構成は、上述した第２実施形態の構成と実質的に同一であるので、説明を省略する。

第３実施形態の監視装置１も、上述した第１、第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図１６に示すように、第４実施形態では、支持装置５０は、３つの可動部材５１と弾性部材７０とを備えている。３つの可動部材５１はいずれも、特許請求の範囲に記載の「支持部材」の一例に相当するものである。

３つの可動部材５１はいずれも、３つのエアシリンダ５２がそれぞれ備えるピストンロッド５３１、５３２、５３３である。３つのピストンロッド５３１、５３２、５３３は対象物２を中心とした周方向に配置されている。なお、第３実施形態の説明において、対象物２を中心として配置される３つのピストンロッドをそれぞれ第１ピストンロッド５３１、第２ピストンロッド５３２および第３ピストンロッド５３３というものとする。

第４実施形態も、第１ピストンロッド５３１の対象物２側に弾性部材７０が設けられている。そのため、対象物２は、第１ピストンロッド５３１に設けられた弾性部材７０と第２ピストンロッド５３２と第３ピストンロッド５３３との間で支持される。

監視装置１が備える熱流束センサ１０と検出部２０の構成は、上述した第２、第３実施形態の構成と実質的に同一であるので、説明を省略する。

第４実施形態の監視装置１も、上述した第１−第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図１７に示すように、第５実施形態では、第１実施形態で説明した支持装置５０に対し、弾性部材７０の対象物２側にプレート７１を備えている。

この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

以下、本発明の第６実施形態から第１７実施形態ついて説明する。第６実施形態から第１７実施形態は、固定部材６０に対する熱流束センサ１０の固定方法が、上述した第１実施形態のものと異なっている。そのため、第６実施形態から第１７実施形態に対応する図１８から図２９では、監視装置１を取り付けた支持装置５０の一部の断面図を示している。

なお、第６実施形態から第１７実施形態に示す熱流束センサ１０の固定方法は、任意に組み合わせてもよく、また、上述した第２〜第５実施形態に適用することが可能である。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図１８に示すように、第６実施形態では、熱流束センサ１０の大きさＬ２が、弾性部材７０の大きさＬ１よりも小さい。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第５実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。図１９に示すように、第７実施形態では、熱流束センサ１０の大きさＬ３が、弾性部材７０の大きさＬ１よりも大きい。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第６実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。図２０に示すように、第８実施形態では、熱流束センサ１０の大きさと、弾性部材７０の大きさＬ１とは、ほぼ同じである。熱流束センサ１０は、接着剤３０により固定部６２および弾性部材７０に取り付けられている。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第７実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。図２１に示すように、第９実施形態では、熱流束センサ１０の大きさＬ２が、弾性部材７０の大きさＬ１よりも小さい。熱流束センサ１０は、接着剤３０により固定部６２および弾性部材７０に取り付けられている。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。図２２に示すように、第１０実施形態では、熱流束センサ１０の大きさＬ３が、弾性部材７０の大きさＬ１よりも大きい。熱流束センサ１０は、接着剤３０により固定部６２および弾性部材７０に取り付けられている。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第９実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態について説明する。図２３に示すように、第１１実施形態では、固定部６２は、弾性部材７０が取り付けられる面に、弾性部材７０とは反対側に凹む凹部６３を有する。熱流束センサ１０は、固定部６２が有する凹部６３に取り付けられている。なお、熱流束センサ１０の大きさと、弾性部材７０の大きさＬ１とは、ほぼ同じである。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第１０実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態について説明する。図２４に示すように、第１２実施形態でも、固定部６２は凹部６３を有する。熱流束センサ１０は、固定部６２が有する凹部６３に取り付けられている。熱流束センサ１０の大きさＬ２は、弾性部材７０の大きさＬ１よりも小さい。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第１１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１３実施形態）
本発明の第１３実施形態について説明する。図２５に示すように、第１３実施形態でも、固定部６２は凹部６３を有する。熱流束センサ１０は、固定部６２が有する凹部６３に取り付けられている。熱流束センサ１０の大きさＬ３は、弾性部材７０の大きさＬ１よりも大きい。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第１１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１４実施形態）
本発明の第１４実施形態について説明する。図２６に示すように、第１４実施形態でも、固定部６２は凹部６３を有する。熱流束センサ１０は、固定部６２が有する凹部６３に取り付けられている。熱流束センサ１０の大きさと、弾性部材７０の大きさＬ１とは、ほぼ同じである。熱流束センサ１０は、接着剤３０により固定部６２の凹部６３および弾性部材７０に取り付けられている。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第１３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１５実施形態）
本発明の第１５実施形態について説明する。図２７に示すように、第１５実施形態でも、固定部６２は凹部６３を有する。熱流束センサ１０は、固定部６２が有する凹部６３に取り付けられている。熱流束センサ１０の大きさＬ２は、弾性部材７０の大きさＬ１よりも小さい。熱流束センサ１０は、接着剤３０により固定部６２の凹部６３および弾性部材７０に取り付けられている。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第１４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１６実施形態）
本発明の第１６実施形態について説明する。図２８に示すように、第１６実施形態でも、固定部６２は凹部６３を有する。熱流束センサ１０は、固定部６２が有する凹部６３に取り付けられている。熱流束センサ１０の大きさＬ３は、弾性部材７０の大きさＬ１よりも大きい。熱流束センサ１０は、接着剤３０により固定部６２の凹部６３および弾性部材７０に取り付けられている。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第１５実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１７実施形態）
本発明の第１７実施形態について説明する。図２９に示すように、第１７実施形態でも、固定部６２は凹部６３を有する。熱流束センサ１０は、固定部６２が有する凹部６３に取り付けられている。熱流束センサ１０は、接着剤３０により固定部６２の凹部６３および弾性部材７０に取り付けられている。ただし、熱流束センサ１０と弾性部材７０とを接着する接着剤３０は、固定部６２が有する凹部６３から弾性部材７０側へはみ出している。この構成でも、監視装置１は、上述した第１−第１６実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

（１）上記各実施形態では、可動部材５１としてエアシリンダ５２が備えるピストンロッド５３を例に説明したが、他の実施形態では、可動部材５１は例えばリニアモータまたは油圧シリンダなど、種々のものがそれに相当する。

（２）上記各実施形態では、弾性部材７０としてゴムを例にして説明したが、他の実施形態では、弾性部材７０はゴム、金属、樹脂など材質に限ることなく、弾性変形によって内部にエネルギーを蓄える事が出来るものであればコイルスプリングまたはシリコーンゴム、ウレタンなどのエラストマーなど、種々の部材がそれに相当する。

（３）上記各実施形態では、弾性部材７０と熱流束センサ１０とを別部材により構成した。これに対し、他の実施形態では、熱流束センサ１０が備える表面保護部材１１０または裏面保護部材１２０を、弾性変形により発熱する弾性部材７０としてもよい。即ち、弾性部材７０と熱流束センサ１０とは一体に構成することも可能である。

（４）上記各実施形態では、支持装置５０が対象物２を支持するとき、弾性部材７０が圧縮される構成としたが、他の実施形態では、支持装置５０が対象物２を支持するとき、弾性部材７０が伸張または湾曲などの弾性変形をする構成としてもよい。

（５）上記各実施形態では、弾性部材７０と外部との間を流れる熱流束に応じた信号を出力する熱流束センサ１０として、固定部材６０と弾性部材７０との間に設けられた熱流束センサ１０、および、可動部材５１と弾性部材７０との間に設けられた熱流束センサ１０について説明した。これに対し、他の実施形態として、弾性部材７０の外壁に取り付けた熱流束センサ１０により、弾性部材７０と外気との間を流れる熱流束を検出してもよい。

（６）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、監視装置は、熱流束センサおよび検出部を備える。熱流束センサは、少なくとも１つの支持部材の移動により複数の支持部材の間に対象物が支持されるとき、支持部材から印加される荷重により弾性変形する弾性部材と外部との間を流れる熱流束に応じた信号を出力する。検出部は、熱流束センサが出力した信号に基づき、複数の支持部材による対象物の支持状態または対象物の大きさを検出する。

第２の観点によれば、検出部は、熱流束センサの出力が所定の閾値より大きいとき、複数の支持部材により対象物が正しい位置で支持されていると判定する。また、検出部は、熱流束センサの出力が所定の閾値より小さいとき、複数の支持部材により対象物が正しい位置で支持されていないか、または対象物の大きさが正規のものより小さいと判定する。

これによれば、実験などにより求めた閾値を検出部に記憶しておくことで、監視装置は、熱流束センサが出力した信号に基づき、対象物が正しい位置で支持されているか否か、または対象物の大きさが正規のものより小さいか否かを判定できる。

第３の観点によれば、前記所定の閾値は第１閾値である。検出部は、第１閾値を記憶していると共に、第１閾値より大きい第２閾値を記憶している。検出部は、熱流束センサの出力が第２閾値より大きいとき、対象物の大きさが正規のものより大きいと判定する。

対象物の大きさが正規の大きさより大きいとき、弾性部材の圧縮量が大きくなるため、弾性部材の加熱量が大きくなり、熱流束センサの出力も大きくなる。そのため、実験などにより求めた第２閾値を検出部に記憶しておくことで、監視装置は、熱流束センサが出力した信号に基づき、対象物の大きさが正規のものより大きいか否かを判定できる。

第４の観点によれば、熱流束センサは、弾性部材と支持部材との間に設けられる。

これによれば、弾性部材と熱流束センサと支持部材との間を熱流が良好に流れる。そのため、熱流束センサの検出精度を高めることができる。

また、熱流束センサを弾性部材の外気側の面に取り付ける場合、熱流束センサの周りの空気の滞留により熱流束センサを通過する熱流の流れが悪化することが懸念される。そのため、弾性部材と支持部材との間に熱流束センサを設けることで、その懸念を払拭できる。

さらに、熱流束センサを弾性部材の外気側の面に取り付けることに比べて、熱流束センサが弾性部材から剥がれることを防ぐことができる。

第５の観点によれば、複数の支持部材は、固定部材、および、その固定部材に対して対象物を挟んで配置される可動部材を有する。弾性部材は、固定部材の対象物側に設けられる。熱流束センサは、弾性部材と固定部材との間に設けられる。

これによれば、熱流束センサを可動部材に取り付ける場合、可動部材の動作と共に生じる摩擦熱に起因する熱流束が熱流束センサの出力に影響することが懸念される。そのため、弾性部材と固定部材との間に熱流束センサを設けることで、その懸念を払拭できる。

１・・・監視装置
２・・・対象物
１０・・・熱流束センサ
２０・・・検出部
５０・・・支持装置
５１・・・可動部材
６０・・・固定部材
７０・・・弾性部材

Claims

対象物（２）を挟んで配置された複数の支持部材（５１、６０）と、複数の前記支持部材の少なくとも１つに設けられた弾性部材（７０）とを備える支持装置（５０）により支持される前記対象物の支持状態を監視する監視装置であって、
少なくとも１つの前記支持部材の移動により複数の前記支持部材の間に前記対象物が支持されるとき、前記支持部材から印加される荷重により弾性変形する前記弾性部材と外部との間を流れる熱流束に応じた信号を出力する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサが出力した信号に基づき、複数の前記支持部材による前記対象物の支持状態または前記対象物の大きさを検出する検出部（２０）と、を備える監視装置。
前記検出部は、
前記熱流束センサの出力が所定の閾値（Ｔｈ１）より大きいとき、複数の前記支持部材により前記対象物が正しい位置で支持されていると判定し、
前記熱流束センサの出力が前記所定の閾値より小さいとき、複数の前記支持部材により前記対象物が正しい位置で支持されていないか、または前記対象物の大きさが正規のものより小さいと判定する請求項１に記載の監視装置。
前記所定の閾値は第１閾値であり、
前記検出部は、
前記第１閾値を記憶していると共に、前記第１閾値より大きい第２閾値（Ｔｈ２）を記憶しており、
前記熱流束センサの出力が前記第２閾値より大きいとき、前記対象物の大きさが正規のものより大きいと判定する請求項２に記載の監視装置。
前記熱流束センサは、前記弾性部材と前記支持部材との間に設けられ、前記弾性部材と前記支持部材との間を流れる熱流束に応じた信号を出力する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の監視装置。
複数の前記支持部材は、固定部材（６０）、および、前記固定部材に対して前記対象物を挟んで配置されて前記固定部材に対して相対移動可能な可動部材（５１）を有し、
前記弾性部材は、前記固定部材の前記対象物側に設けられ、
前記熱流束センサは、前記弾性部材と前記固定部材との間に設けられる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の監視装置。