JP7135991B2 - 校正判断装置、及び校正判断方法 - Google Patents

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Description

本発明は、張力検出手段の校正が必要であるか否かを判断する校正判断装置、及び校正判断方法に関する。
接合部材の搬送経路に設けられ、接合部材を搬送するフリーロールと、接合部材にかかる張力を検出する張力検出手段と、を備える接合装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－２０３８０２号公報
ところで、張力検出手段の精度を維持するため、その校正が行われる。張力検出手段の校正を行う場合、接合装置を停止させ、接合装置から接合部材を取外すことが行われる。この場合、作業者は、接合装置から接合部材を取外すまで、張力検出手段の校正が必要であるか否かが分からない。したがって、張力検出手段の校正が必要であるにもかかわらず、校正されない、あるいは、校正が不要であるにもかかわらず、校正されてしまう虞がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、張力検出手段の校正を適切なタイミングで行うことができる校正判断装置、及び校正判断方法を提供することを主たる目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
接合部材の搬送経路に設けられ、該接合部材を搬送するフリーロールと、
前記フリーロールの軸受にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、
前記接合部材を巻取ることで該接合部材の張力を増加させ、前記接合部材を繰出すことで該接合部材の張力を減少させ、該接合部材の張力を調整する張力調整手段と、
前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断する校正判断手段と、
を備える校正判断装置であって、
前記張力調整手段は、前記接合部材を繰出すことで、該接合部材に張力がかからない状態にし、
前記校正判断手段は、前記接合部材に張力がかからない状態で、前記荷重検出手段により検出された荷重に基づいて、前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断する、
ことを特徴とする校正判断装置
である。
この一態様において、前記張力調整手段は、前記接合部材を所定時間、一定速度で繰出すことで、前記接合部材に張力がかからない状態にしてもよい。
この一態様において、前記張力調整手段には負の張力の設定値が設定され、前記張力調整手段は、前記設定された負の張力の設定値に応じて、前記接合部材を所定時間、一定速度で繰出してもよい。
この一態様において、前記張力調整手段は、前記張力を所定値まで増加するように前記接合部材を巻取った後、前記接合部材を所定時間、一定速度で繰出してもよい。
この一態様において、前記校正判断手段が前記荷重検出手段の校正が必要であると判断したとき、該荷重検出手段の校正が必要である旨を報知する報知手段を更に備えていてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
接合部材の搬送経路に設けられ、該接合部材を巻回するフリーロールと、
前記フリーロールの軸受にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、
前記接合部材を巻取ることで該接合部材の張力を増加させ、前記接合部材を繰出すことで該接合部材の張力を減少させ、該接合部材の張力を調整する張力調整手段と、
前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断する校正判断手段と、
を備える校正判断装置の校正判断方法であって、
前記張力調整手段は、前記接合部材を繰り出すことで、前記接合部材に張力がかからない状態にするステップと、
前記校正判断手段は、前記接合部材に張力がかからない状態で、前記荷重検出手段により検出された荷重に基づいて、前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断するステップと、
を含む、ことを特徴とする校正判断方法
であってもよい。
本発明によれば、張力検出手段の校正を適切なタイミングで行うことができる校正判断装置、及び校正判断方法を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる接合装置の概略的な構成を示す図である。 フリーロールの構成を示す断面図である。 図２に示すフリーロールをＡ方向から見た側面図である。 本発明の一実施形態に係る校正判断装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。 （ａ）張力調整部が接合部材を繰り出す状態を示す図である。（ｂ）張力調整部が接合部材を巻き取る状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る校正判断方法のフローを示すフローチャートである。 接合部材の張力の変化の一例を示す図である。 蛇行補正装置の概略的な構成を示す図である。 ロールを軸方向に所定量だけ往復動させた状態を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。例えば、燃料電池の電極部は、図１に示す如く、接合装置１００によって、接合部材（拡散層の基材など）を連続で接合、転写、裁断、枚葉化などして生成される。接合部材の搬送経路には、接合部材を搬送する複数のフリーロールが設けられている。搬送経路の各区間（１）～（９）において、接合部材には、各フリーロールを介して、張力がかけられている。
図２は、フリーロールの構成を示す断面図である。図３は、図２に示すフリーロールをＡ方向から見た側面図である。フリーロール１０１は、接合部材の移動に応じて、回転する。フリーロール１０１は、軸１０１Ａと、軸１０１Ａを中心とする略円柱形状を有する本体１０１Ｂとを有する。軸１０１Ａは、回動用軸受部１０２によって回動可能に支持されている。
回動用軸受部１０２は、フリーロール１０１の軸１０１Ａを回動可能に支持している。図２に示す例では、一対の回動用軸受部１０２が、フリーロール１０１の軸１０１Ａの端部と中央部との間の所定の位置において、軸１０１Ａを回動可能に支持している。回動用軸受部１０２は、例えば、転がり軸受け等である。
第１軸受部１０３は、フリーロール１０１の軸１０１Ａの第１端部１０１Ｃを回動可能に支持する。また、第２軸受部１０４は、フリーロール１０１の軸１０１Ａの第１端部１０１Ｃと反対側の第２端部１０１Ｄを回動可能に支持する。第１軸受部１０３及び第２軸受部１０４は、例えば、転がり軸受等である。
第１連結部１０５は、ヒンジ構造を備え、第１軸受部１０３を揺動可能に架台２００に連結する。具体的には、第１連結部１０５は、架台２００上に固定される軸受固定部１０５Ａと、第１軸受部１０３を固定する軸受固定部１０５Ｂと、軸受固定部１０５Ａに対して軸受固定部１０５Ｂを揺動可能に連結する連結ピン１０５Ｃと、を有する。そして、フリーロール１０１の回動に伴って、フリーロール１０１の軸１０１Ａの軸ズレが発生した際に、軸受固定部１０５Ａに対して、軸受固定部１０５Ｂが揺動する。これにより、フリーロール１０１とフリーロール１０１に巻回された接合部材との摺動抵抗を低減することができる。
第２連結部１０６は、ヒンジ構造を備え、第２軸受部１０４を揺動可能に架台２００に連結する。具体的には、第２連結部１０６は、架台２００上に固定される固定部１０６Ａと、第２軸受部１０４を固定する軸受固定部１０６Ｂと、固定部１０６Ａに対して軸受固定部１０６Ｂを揺動可能に連結する連結ピン１０６Ｃと、を備える。そして、フリーロール１０１の回動に伴って、フリーロール１０１の軸１０１Ａの軸ズレが発生した際に、固定部１０６Ａに対して、軸受固定部１０６Ｂが揺動する。これにより、フリーロール１０１とフリーロール１０１に巻回された接合部材との摺動抵抗を低減することができる。
第１ロードセル１０７は荷重検出手段の一具体例である。第１ロードセル１０７は、架台２００上において、第１連結部１０５の軸受固定部１０５Ｂの下面に当接可能な位置に配置されている。また、第１ロードセル１０７は、フリーロール１０１に巻回された接合部材の湾曲によって第１連結部１０５の軸受固定部１０５Ｂにかかる第１荷重を検出可能な位置に配置されている。具体的には、フリーロール１０１の軸１０１Ａが延在する方向を幅方向とした場合に、第１ロードセル１０７は、第１連結部１０５の連結ピン１０５Ｃから奥行き方向に所定距離離れた位置に配置されている。これにより、第１ロードセル１０７は、第１連結部１０５の軸受固定部１０５Ｂにかかる第１荷重を検出する。
第２ロードセル１０８は、荷重検出手段の一具体例である。第２ロードセル１０８は、架台２００上において、第２連結部１０６の軸受固定部１０６Ｂの下面に当接可能な位置に配置されている。また、第２ロードセル１０８は、フリーロール１０１に巻回された接合部材の湾曲によって第２連結部１０６の軸受固定部１０６Ｂにかかる第２荷重を検出可能な位置に配置されている。具体的には、フリーロール１０１の軸１０１Ａが延在する方向を幅方向とした場合に、第２ロードセル１０８は、第２連結部１０６の連結ピン１０６Ｃから奥行き方向に所定距離離れた位置に配置されている。これにより、第２ロードセル１０８は、第２連結部１０６の軸受固定部１０６Ｂにかかる第２荷重を検出する。
第１及び第２荷重と、接合部材にかかる張力とは、略比例関係にある。第１及び第２荷重が増加すると、接合部材にかかる張力も増加する。すなわち、第１及び第２荷重を検出することで、接合部材にかかる張力を検出することができる。第１及び第２ロードセル１０７、１０８は、接合部材の張力を検出する張力検出手段として機能している。
ところで、ロードセルの精度を維持するため、その校正が行われる。ロードセルの校正を行う場合、接合装置１００を停止させ、接合装置１００から接合部材を取外すことが行われる。この場合、作業者は、接合装置１００から接合部材を取外すまで、ロードセルの校正が必要であるか否かが分からない。したがって、ロードセルの校正が必要であるにもかかわらず、校正されない、あるいは、校正が不要であるにもかかわらず、校正されてしまう虞がある。
これに対し、本実施形態に係る校正判断装置は、接合部材を繰出すことで接合部材に張力がかからない状態にし、接合部材に張力がかからない状態で、第１及び第２ロードセル１０７、１０８により検出された荷重に基づいて、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であるか否かを判断する。これにより、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であるか否かが分かるため、ロードセルの校正を適切なタイミングで行うことができる。
図４は、本実施形態に係る校正判断装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係る校正判断装置１は、上述の第１及び第２ロードセル１０７、１０８と、接合部材の張力を調整する張力調整部２と、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であるか否かを判断する校正判断部３と、ユーザに対して報知を行う報知部４と、を備えている。
校正判断装置１は、例えば、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
張力調整部２は、張力調整手段の一具体例である。張力調整部２は、接合部材を巻取ることで接合部材の張力を増加させ、接合部材を繰出すことで接合部材の張力を減少させ、接合部材の張力を調整する。張力調整部２は、例えば、接合部材を巻取る及び繰出すロールと、ロールを回転駆動するモータなどのアクチュエータと、を有する。
張力調整部２は、図５（ａ）に示す如く、接合部材を所定時間、一定速度で繰り出す。これにより、接合部材を、張力がかからない緩んだ状態にすることができる。上記所定時間、および一定速度は、接合部材が緩んだ状態になる最適値が実験的に求められ、張力調整部２に設定されている。
張力調整部２は、図５（ｂ）に示す如く、接合部材を所定時間、一定速度で巻き取る。これにより、接合部材を、所定値の張力がかかった状態にすることができる。上記所定時間、および一定速度は、接合部材に所定値の張力がかかる最適値が実験的に求められ、張力調整部２に設定されている。
校正判断部３は、校正判断手段の一具体例である。校正判断部３には、第１及び第２ロードセル１０７、１０８が接続されている。校正判断部３は、第１及び第２ロードセル１０７、１０８から出力される第１及び第２荷重に基づいて、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であるか否かを判断する。
例えば、校正判断部３は、第１及び第２荷重を加算することで、フリーロール１０１の軸受にかかる荷重値を算出する。校正判断部３は、第１及び第２荷重の平均値を算出することでフリーロール１０１の軸受にかかる荷重値を算出してもよい。
校正判断部３は、算出した荷重値が予め設定された所定範囲内にあるか否かを判断する。荷重値が正常であると判断できる範囲（例えば、±１０％程度）は、予め実験的に求められ、所定範囲として、校正判断部３に設定されている。
校正判断部３は、算出した荷重値が予め設定された所定範囲内にないと判断した場合、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であると判断する。一方、校正判断部３は、算出した荷重値が予め設定された所定範囲内にあると判断した場合、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が不要であると判断する。
校正判断部３は、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であると判断した場合、その判断結果として、校正指示信号を報知部４に出力する。
報知部４は、報知手段の一具体例である。報知部４は、校正判断部３からの校正指示信号に応じて、作業者などに対して、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であることを報知する。報知部４は、例えば、警告音を出力するスピーカ、警告表示を行うディスプレイ、光を点灯／点滅させる警告ライトとして、構成されている。
図６は、本実施形態に係る校正判断方法のフローを示すフローチャートである。図７は、接合部材の張力の変化の一例を示す図である。校正判断装置１には、例えば、校正判断の開始のトリガーとなる開始信号が入力される（ステップＳ６０１）。例えば、作業者が校正判断を開始させるスイッチを押圧すると、スイッチは、校正判断装置１に対して開始信号を出力する。
張力調整部２は、接合部材を所定時間、一定速度で巻き取る（ステップＳ６０２）。これにより、接合部材は、図７の（１）に示す如く、所定値の張力がかかった状態となる。このように、最初に接合部材に所定値の張力をかけるのは、最初に接合部材がどのような状態にあるかが分からないからである。なお、最初に接合部材がどのような状態にあるかが分かる場合、このステップを省略してもよい。
その後、張力調整部２は、接合部材を所定時間、一定速度で繰り出す（ステップＳ６０３）。これにより、図７の（２）に示す如く、接合部材は、張力がかからない状態になる。このような制御を行うことで、接合部材が緩む量が一定となるため、再度、接合部材に張力を発生させる際の時間を一定にすることができる。
このとき、張力調整部２には、負の張力の設定値が設定されている。張力調整部２は、設定された負の張力の設定値に応じて、接合部材を所定時間、一定速度で繰り出す。負の張力の設定値が設定されても、張力は実際に負値になることはないので、所定時間分だけ、接合部材を繰り出すことができる。
校正判断部３は、第１及び第２ロードセル１０７、１０８からの第１及び第２荷重に基づいて、フリーロール１０１の軸受にかかる荷重値を算出する。校正判断部３は、算出した荷重値が予め設定された所定範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ６０４）。
校正判断部３は、算出した荷重値が予め設定された所定範囲内にない（図７の（ａ）及び（ｃ））と判断した場合（ステップＳ６０４のＮＯ）、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であると判断する（ステップＳ６０５）。
報知部４は、校正判断部３からの校正必要の判断結果に応じて、作業者などに対して、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であることを報知し（ステップＳ６０６）、本処理を終了する。
一方、校正判断部３は、算出した荷重値が予め設定された所定範囲内にある（図７の（ｂ））と判断した場合（ステップＳ６０４のＹＥＳ）、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が不要であると判断する（ステップＳ６０７）。
張力調整部２は、接合部材を所定時間、一定速度で巻き取る（ステップＳ６０８）。これにより、接合部材は、図７の（３）に示す如く、所定値の張力がかかった状態となる。
以上、本実施形態に係る校正判断装置１は、接合部材を繰出すことで接合部材に張力がかからない状態にし、接合部材に張力がかからない状態で、第１及び第２ロードセル１０７、１０８により検出された荷重に基づいて、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であるか否かを判断する。これにより、第１及び第２ロードセル１０７、１０８の校正が必要であるか否かが分かるため、ロードセルの校正を適切なタイミングで行うことができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
上記実施形態において、図８に示す如く、接合部材を巻取り及び繰出す張力調整部２のロール２１には、蛇行補正装置１０が設けられていてもよい。蛇行補正装置１０は、張力調整部２のロール２１を軸方向に移動させ、ロール２１の蛇行を補正する。図８は、蛇行補正装置の概略的な構成を示す図である。
蛇行補正装置１０は、例えば、ロール２１の軸端部２２の位置を検出する位置センサ１１と、ロール２１を軸方向に移動させる移動機構１２と、移動機構１２を駆動するモータ１３と、モータ１３を制御する制御部１４と、を有している。移動機構１２は、例えば、ガイド、ボールネジなどで構成されている。
制御部１４は、位置センサ１１により検出されたロール２１の軸端部２２の位置が目標位置からずれていると判断した場合に、モータ１３を介して移動機構１２を制御することで、ロール２１を軸方向に移動させる。これにより、ロール２１の軸端部２２の位置を目標位置に合わせることができ、ロール２１の軸方向のずれを修正できる。
ところで、通常、接合部材のロールは、真直ぐな状態で巻回されている。このため、ロールを交換した場合でも、ロールはあまり軸方向にずれることがない。したがって、蛇行補正機構の移動機構は、ロールを微量で往復動させるだけとなり、摺動部品（移動機構のガイド、ボールネジなど）のグリス循環が不十分となる虞がある。
これに対し、例えば、校正判断部３が、算出した荷重値が予め設定された所定範囲内にあるか否かを判断した後、蛇行補正装置１０の制御部１４は、モータ１３を介して移動機構１２を制御することで、ロール２１を軸方向に所定量だけ往復動させてもよい。これにより、意図的にロール２１を軸方向に大きく往復動させ、移動機構１２の摺動部品にグリスを十分に循環させることができる。
例えば、蛇行補正装置１０の制御部１４は、図９に示す如く、モータ１３を介して移動機構１２を制御することで、ロール２１を軸方向に所定量（ａ＋ｂ）ｍｍだけ往復動させてもよい。
なお、蛇行補正装置１０の制御部１４は、任意のタイミングで、モータ１３を介して移動機構１２を制御することで、ロール２１を軸方向に所定量だけ往復動させてもよい。
本発明は、例えば、図６に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
１ 校正判断装置、２ 張力調整部、３ 校正判断部、４ 報知部、１０ 蛇行補正装置、１１ 位置センサ、１２ 移動機構、１３ モータ、１４ 制御部、２１ ロール、２２ 軸端部、１０１ フリーロール、１０１Ａ 軸、１０１Ｂ 本体、１０１Ｃ 第１端部、１０１Ｄ 第２端部、１０２ 回動用軸受部、１０３ 第１軸受部、１０４ 第２軸受部、１０５ 第１連結部、１０５Ａ 軸受固定部、１０５Ｂ 軸受固定部、１０５Ｃ 連結ピン、１０６ 第２連結部、１０６Ａ 固定部、１０６Ｂ 軸受固定部、１０６Ｃ 連結ピン、１０７ 第１ロードセル、１０８ 第２ロードセル

Claims (3)

  1. 接合部材の搬送経路に設けられ、該接合部材を搬送するフリーロールと、
    前記フリーロールの軸受にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、
    前記接合部材を巻取ることで該接合部材の張力を増加させ、前記接合部材を繰出すことで該接合部材の張力を減少させ、該接合部材の張力を調整する張力調整手段と、
    前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断する校正判断手段と、
    を備える校正判断装置であって、
    前記張力調整手段には負の張力の設定値が設定され、
    前記張力調整手段は、前記張力を所定値まで増加するように前記接合部材を巻取った後、前記設定された負の張力の設定値に応じて、前記接合部材を所定時間、一定速度で繰出すことで、該接合部材に張力がかからない状態にし、
    前記校正判断手段は、前記接合部材に張力がかからない状態で、前記荷重検出手段により検出された荷重が予め設定された所定範囲内にあるか否かを判断することで、前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断する、
    ことを特徴とする校正判断装置。
  2. 請求項１記載の校正判断装置であって、
    前記校正判断手段が前記荷重検出手段の校正が必要であると判断したとき、該荷重検出手段の校正が必要である旨を報知する報知手段を更に備える、
    を特徴とする校正判断装置。
  3. 接合部材の搬送経路に設けられ、該接合部材を巻回するフリーロールと、
    前記フリーロールの軸受にかかる荷重を検出する荷重検出手段と、
    前記接合部材を巻取ることで該接合部材の張力を増加させ、前記接合部材を繰出すことで該接合部材の張力を減少させ、該接合部材の張力を調整する張力調整手段と、
    前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断する校正判断手段と、
    を備える校正判断装置の校正判断方法であって、
    前記張力調整手段には負の張力の設定値が設定され、
    前記張力調整手段は、前記張力を所定値まで増加するように前記接合部材を巻取った後、前記設定された負の張力の設定値に応じて、前記接合部材を所定時間、一定速度で繰出すことで、該接合部材に張力がかからない状態にするステップと、
    前記校正判断手段は、前記接合部材に張力がかからない状態で、前記荷重検出手段により検出された荷重が予め設定された所定範囲内にあるか否かを判断することで、前記荷重検出手段の校正が必要であるか否かを判断するステップと、
    を含む、ことを特徴とする校正判断方法。
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