(57)【要約】【課題】間欠的に複数の運転状態を遷移する装置でセンサの値を安定させる出力信号処理方法を提供する。【解決手段】間欠的に複数の運転状態を遷移する装置の運転状態を検出するセンサの出力信号を処理する出力信号処理方法であって、運転状態をモニタし、運転状態のうち第１運転状態におけるセンサの出力信号を検出し、第１運転状態とは異なる第２運転状態においては、第１運転状態で検出されたセンサの出力信号を第２運転状態におけるセンサの出力信号として処理する。【選択図】図２
2014120240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的に複数の運転状態を遷移する装置の前記運転状態を検出するセンサの出力信号を処理する出力信号処理方法であって、
前記運転状態をモニタし、
前記運転状態のうち第１運転状態における前記センサの出力信号を検出し、
前記第１運転状態とは異なる第２運転状態においては、前記第１運転状態で検出された前記センサの出力信号を前記第２運転状態における前記センサの出力信号として処理することを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の出力信号処理方法であって、
前記センサの出力信号に対してノイズ除去処理を行うことを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の出力信号処理方法であって、
前記ノイズ除去処理は、ローパスフィルタによって行われることを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の出力信号処理方法であって、
前記第１運転状態は注目する運転状態であり、前記第２運転状態は注目しない運転状態であり、
前記第２運転状態における前記センサの出力信号は、直前の前記第１運転状態における前記センサの出力信号であることを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の出力信号処理方法であって、
前記運転状態は、前記装置の制御信号に基づいてモニタされることを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の出力信号処理方法であって、
前記第２運転状態では、前記処理した信号を前記センサの出力信号として用いることを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の出力信号処理方法であって、
前記センサの出力信号の一部は、デジタル信号処理によって出力されることを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載の出力信号処理方法であって、
前記第１運転状態は、前記センサの応答周期の１０倍以上長い時間継続することを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載の出力信号処理方法であって、
前記装置は、間欠塗工装置であり、
前記センサは、塗工液の圧力を検出する圧力センサ、または前記塗工液の流量を検出する流量センサであり、
前記第１運転状態は、塗工状態であることを特徴とする出力信号処理方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載の出力信号処理方法によって処理された値に基づいて塗工量が所定の範囲内に収まるように制御されることを特徴とする電池用電極の塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は出力信号処理方法および電池用電極の塗工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スリットダイを用いた間欠塗工装置が特許文献１に開示されている。また、装置の運転状態を検出するセンサからの出力信号を用いてフィードバック制御を行うものが特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３８２７６号公報
【特許文献２】特開２００４−３１３９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された間欠塗工装置では、生産コストを低減するために、連続生産時間を延長することが望ましい。しかし、塗液供給ポンプの定量性の保証方法が十分ではないため塗工量を確認するステップが必要である。そのため連続生産時間が制限される。連続生産時間を延長するために、特許文献２に記載されたセンサからの出力信号を用いて塗工量を確認することも考えられる。しかし、間欠塗工装置は、塗工時には略一定の圧力を示すが、非塗工時には圧力は略ゼロとなる。また、１つの塗工時の中でも塗工の初期、塗工の後期で圧力が異なり、さらにノイズ状の多数の変動が検出される。そのため、特許文献２に開示された方法を間欠塗工装置に用いた場合であっても、センサの値が安定せず、センサの値を直接利用することができず、塗工量を確認するステップが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様に係る出力信号処理方法は、間欠的に複数の運転状態を遷移する装置の運転状態を検出するセンサの出力信号を処理する出力信号処理方法であって、運転状態をモニタし、運転状態のうち第１運転状態におけるセンサの出力信号を検出し、第１運転状態とは異なる第２運転状態においては、第１運転状態で検出されたセンサの出力信号を第２運転状態におけるセンサの出力信号として処理する。
【発明の効果】
【０００６】
この態様によると、第１運転状態で検出されたセンサの出力信号を第２運転状態におけるセンサの出力信号とすることで、間欠的に運転状態が遷移する場合でもセンサの値を安定させることができ、例えば間欠塗工装置で、センサの値に基づいて塗工量を確認することができ、塗工量を確認するステップを省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態の塗工装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の信号処理部のブロック図である。
【図３Ａ】塗工信号がＯＮの場合の信号処理の流れを示す図である。
【図３Ｂ】塗工信号がＯＦＦの場合の信号処理の流れを示す図である。
【図４】本実施形態を用いない比較例における信号処理結果を示す図である。
【図５】本実施形態における信号処理結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態の塗工装置１について図１の概略図を用いて説明する。塗工装置１は、注目する運転状態である塗工状態（第１運転状態）と注目しない運転状態である非塗工状態（第２運転状態）とを周期的に繰り返す間欠塗工用の装置であり、電池用電極を塗工する装置である。
【０００９】
塗工装置１は、塗液タンク２と、塗液供給配管３と、塗工ポンプ４と、スリットダイ５と、塗工弁６と、塗液戻り配管７と、リターン弁８と、背圧調整弁９と、コントローラ１０とを備える。
【００１０】
塗液タンク２は、電池用電極の材料となる塗工液（以下、スラリーと言う。）が溜められたタンクである。
【００１１】
塗液供給配管３は、塗液タンク２の底部とスリットダイ５とを接続する。塗液供給配管３には、塗液タンク２側から順に、塗工ポンプ４、塗工弁６が設けられる。
【００１２】
塗工ポンプ４は、塗液タンク２からスリットダイ５へスラリーを送る。
【００１３】
塗工弁６は、塗工ポンプ４によって送られたスラリーの圧力を所定の圧力まで高め、加圧したスラリーをスリットダイ５に供給する。塗工弁６の開閉は、コントローラ１０によって制御される。
【００１４】
スリットダイ５は、塗工弁６の開閉に応じて金属箔などにスラリーを間欠に塗工する。スリットダイ５は、塗工弁６が開いた状態であり、かつリターン弁８が閉じた状態である塗工状態の場合にスラリーを金属箔などに塗工する。これ以外の場合、例えばリターン弁８が開いた状態や、塗工弁６とリターン弁８とが開いた状態などの非塗工状態の場合では、スリットダイ５は、スラリーを金属箔などに塗工しない。
【００１５】
塗液戻り配管７は、一方の端部が塗工弁６と塗工ポンプ４との間の塗液供給配管３に接続しており、もう一方の端部が塗液タンク２に接続している。塗液戻り配管７には、塗工弁６側から順にリターン弁８、背圧調整弁９が設けられる。
【００１６】
リターン弁８は、塗液供給配管３のスラリーを塗液戻り配管７を介して塗液タンク２に戻すかどうか切り替える。リターン弁８が開いている場合には、塗液供給配管３のスラリーが塗液タンク２に戻る。リターン弁８が閉じている場合には、塗液供給配管３のスラリーは塗液タンク２には戻らない。リターン弁８の開閉は、コントローラ１０によって制御される。
【００１７】
背圧調整弁９は、リターン弁８を開いた場合に発生する背圧を調整する。背圧調整弁９の開度は、コントローラ１０によって制御される。
【００１８】
コントローラ１０は、スリットダイ５内のスラリーの圧力を検出する圧力センサ１１からの信号、塗工弁６よりもスリットダイ５側の塗液供給配管３におけるスラリーの流量を検出する流量センサ１２からの信号が入力され、外部参照信号を出力する。コントローラ１０は、塗工弁６、リターン弁８の開閉を制御し、背圧調整弁９の開度を制御する。コントローラ１０は、塗工ポンプ４を制御し、スラリーの吐出量を制御する。
【００１９】
圧力センサ１１および流量センサ１２は、応答周波数が比較的高いセンサであり、数百Ｈｚ以上の応答周波数を有するセンサである。圧力センサ１１及び流量センサ１２の応答周波数は、間欠塗工の周波数よりも数倍〜数百倍程度であればよく、ここでは塗工状態の時間が圧力センサ１１及び流量センサ１２の応答周期の１０倍以上長く継続すればよい。応答周波数が比較的高いとは、ステップ状の変動に対して真の値の９０％を出力するまでの時間が短いことを意味している。
【００２０】
間欠塗工用の塗工装置１に用いる圧力センサ１１、流量センサ１２として応答周波数が低いセンサを用いると、ノイズ状の変動は少ないものの、センサの真の値を出力するまでの時間が長く、塗工の間に真の値に到達しないといった問題がある。
【００２１】
一方、間欠塗工用の塗工装置１に用いる圧力センサ１１、流量センサ１２として応答周波数が高いセンサを用いると、センサの真の値を出力するまでの時間が短くなり、センサの真の値を表示しやすくなるが、ノイズ状の変動が多い。ノイズ状の変動に対して、実際の塗工時の変動であるか、本当のノイズであるかの判別を行うことは困難である。そのため、瞬時の検出値は塗工状態を精度良く反映していない場合がある、といった問題がある。
【００２２】
このような問題から、最適なセンサの応答周波数を一般的に定めることは困難であり、これまでの塗工装置においてはセンサからの信号による運転状態のフィードバック制御は原理的には可能であるが実用化はされていなかった。なお、フィードバック制御は、間欠塗工の１塗工パターンごとの制御ではなく、それよりも数十倍以上の長時間の安定性に寄与するものである。詳しくは後述するローパスフィルタ部２２の出力の安定のためには、数十秒以上をようするので、個々の塗工パターンが長くても数秒以内に塗工完了するものについてのフィードバック制御ではない。
【００２３】
本実施形態では、応答周波数が高いセンサからの信号によるフィードバック制御の実用化を可能とするための信号処理について以下において詳しく説明する。
【００２４】
コントローラ１０によって行われる信号処理の動作について図２を用いて説明する。図２は信号処理部２０のブロック図である。
【００２５】
信号処理部２０は、信号選択部２１と、ローパスフィルタ部２２と、サンプルホールド回路部２３とから構成される。
【００２６】
信号選択部２１は、塗工信号に基づいてローパスフィルタ部２２に入力される信号を、センサ信号またはサンプルホールド回路部２３から出力された信号に切り替える。塗工信号は、スリットダイ５が塗工状態になるとＯＮになる信号であり、スリットダイ５が非塗工状態になるとＯＦＦになる信号である。信号選択部２１は、塗工信号がＯＮの場合には、センサ信号をローパスフィルタ部２２に入力する信号として選択し、塗工信号がＯＦＦの場合には、サンプルホールド回路部２３から出力された信号をローパスフィルタ部２２に入力する信号として選択する。なお、ここではセンサ信号は圧力センサ１１からの信号を例にして説明するが、流量センサ１２からの信号を用いてもよい。
【００２７】
ローパスフィルタ部２２は、信号選択部２１によって選択された信号に対してノイズ成分を平滑化してノイズを除去し、外部参照信号を出力する。ローパスフィルタ部２２のカットオフ周波数は、０．０１Ｈｚ以下であることが望ましい。この周波数を高くすると十分にノイズを除去できないと言う問題点が発生する。逆にこのような低い周波数とすると、センサの真値の９０％に達する時間は３０秒から１分以上の時間がかかる。このため、本実施形態の制御サイクルは数分以上のサイクルで行わないと、制御が発振し、かえって塗工量の安定性を欠くことになるため、注意が必要である。
【００２８】
サンプルホールド回路部２３は、塗工信号に基づいて外部参照信号を信号選択部２１に出力する。サンプルホールド回路部２３は、塗工信号がＯＮからＯＦＦになるとローパスフィルタ部２２から出力された外部参照信号を取り込み、また塗工信号がＯＦＦの間はローパスフィルタ部２２から出力された外部参照信号を取り込む。塗工信号がＯＦＦとなり、スリットダイ５からスラリーが塗工されていないにもかかわらず、圧力センサ１１からのセンサ信号がローパスフィルタ部２２に入力されると、ローパスフィルタ部２２における真の値の推定に誤った信号が入力することになる。そのため、サンプルホールド回路部２３は、塗工信号がＯＦＦの場合には、ローパスフィルタ部２２から出力された外部参照信号を信号選択部２１に出力する。
【００２９】
このように、塗工信号がＯＮの場合には、図３Ａに示すようにセンサ信号がローパスフィルタ部２２に入力する。そして、塗工信号がＯＦＦになると図３Ｂに示すようにローパスフィルタ部２２から出力された外部参照信号がサンプルホールド回路部２３に取り込まれ、サンプルホールド回路部２３から出力された信号がセンサ信号に代わってローパスフィルタ部２２に入力する。その結果、外部参照信号としては、塗工状態とほぼ同様の安定した値が出力され続ける。そして、塗工信号がＯＮになると、再びセンサ信号がローパスフィルタ部２２に入力する。
【００３０】
次に、本実施形態における信号処理結果について図４、５を用いて説明する。図４は本実施形態を用いない比較例の信号処理結果を示す。比較例では、信号選択部２１、サンプルホールド回路部２３を用いずに信号処理を行っている。図５は、本実施形態における信号処理結果を示す。
【００３１】
比較例では、圧力センサ１１からのセンサ信号がローパスフィルタ部２２に入力される。センサ信号はノイズを含んだ信号であり、ローパスフィルタ部２２においてノイズ除去を図る場合に、平滑化が十分でなければノイズが残った平滑化圧力となり、過剰に平滑化すれば真の値が読めない平滑化圧力となる。また、適正に平滑化を施しても塗工時の圧力を正確には反映しない平滑化圧力となり、センサ信号を読み取るタイミングが異なると、検出した値に系統的な誤りが発生する。
【００３２】
本実施形態では、比較例と同様にセンサ信号が出力された場合に、ローパスフィルタ部２２に入力する信号は、塗工信号に基づいてセンサ信号と、サンプルホールド回路部２３から出力される信号とに切り替わる。塗工信号がＯＦＦである場合には、サンプルホールド回路部２３から出力された信号がローパスフィルタ部２２に入力される。そのため、センサ信号とサンプルホールド回路部２３から出力された信号とが継続的にローパスフィルタ部２２に入力され、適正に平滑化を施すと、平滑化圧力は真の塗工中の圧力値に近づく。なお、ローパスフィルタ部２２におけるカットオフ周波数から信号処理部２０の応答周波数が計算できるが、ローパスフィルタ部２２のカットオフ周波数を０．０１Ｈｚとした場合、センサ信号の変動に対する応答が信頼できる値に落ち着くまでには、３０秒以上の時間が必要である。
【００３３】
上記信号処理方法を用いることで、塗工装置１では、圧力センサ１１の信号に基づいてスラリーを塗工し、スラリーの塗工量を予め設定した所定の範囲内に収めることができる。
【００３４】
本発明の実施形態の効果について説明する。
【００３５】
塗工状態となっている場合には圧力センサ１１からのセンサ信号をローパスフィルタ部２２に入力し、非塗工状態となっている場合には塗工状態でローパスフィルタ部２２から出力された外部参照信号をサンプルホールド回路部２３を介してローパスフィルタ部２２に入力する。これにより、間欠塗工用の装置において、平滑化された圧力の値を真の値に近づけることができる。そのため、圧力センサ１１からの信号に基づいて塗工装置１の塗工量を検出することができ、塗工量を確認するステップを省略することができ、連続生産時間を延長することができる。
【００３６】
本実施形態では、ローパスフィルタ部２２は常時動作を続けることができるため、サンプルホールド回路部２３の追加などの複雑性はあるものの、安価なアナログ回路で構成することができる。また、塗工装置１は間欠塗工を継続している場合には常に外部参照信号としての塗工時の圧力センサ１１の検出値を読み取ることができる。これにより、圧力センサ１１からの信号読み取り時に、安定した信号であるかどうかの判定や、塗工中であるかどうかの判定などを不要とし、上記信号処理を簡便に導入することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態ではローパスフィルタ部２２が擬似的に長時間の連続塗工と同様に圧力センサ１１からのセンサ信号に対する平滑化を果たしているため、常に安定した圧力信号であるとして、外部参照信号を塗工ポンプ４のポンプ回転数などへのフィードバック制御に活用することができる。塗工状態における圧力センサ１１からの信号の値を長時間安定して確保することができるので、例えば塗工ポンプ４における摩耗によるシール不良や長時間塗工時の塗工液供給配管内の堆積物による流量不足などを検出することができる。
【００３８】
既存のセンサ、既存のセンサ用アンプ等の電気回路を本実施形態の構成部品に置き換えることにより、既存の塗工装置１の制御プログラムを大幅に変更しなくても塗工量のフィードバック制御を簡易に実現することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００４０】
上記実施形態では塗工弁６よりもスリットダイ５側の塗液供給配管３に圧力センサ１１、流量センサ１２を設けたが、塗工弁６の動作信号、リターン弁８の動作信号を取り込むことにより、塗工ポンプ４と塗工弁６との間の塗液供給配管３に圧力センサ１１、流量センサ１２を設けることも可能である。なお、塗液供給配管３に粗大粒子のトラップ用フィルターを設ける場合には、フィルターよりもスリットダイ５側の塗液供給配管３に圧力センサ１１、流量センサ１２を設け、塗工状態を反映させる必要がある。
【００４１】
上記実施形態では、アナログ回路を主体に説明したが、その動作の一部もしくは全部をデジタル回路で構成しても上記実施形態の効果を得ることができる。また、流量センサ１２の出力についても同様の処理により上記実施形態の効果を得ることができる。
【００４２】
デジタル回路に置き替えた場合、非塗工状態では平均化処理を中断することにより、もしくは塗工状態の最後のデータで置き換えることで非塗工状態のデータの混入を防ぐことができる。なお、平均化するためのデータ数をすべて記憶する必要があるなど、データの処理方法は比較的複雑になるが、ローパスフィルタの働きはデジタル処理においては移動平均法などの手法によって達成することができる。また、プログラムの信頼性、誤動作時の処理に対策が必要であり、必ずしも信頼性が高くなるわけではないが、デジタル回路で構成することで、ローパスフィルタ部２２の構成を簡便に切り替えることができる。
【００４３】
また、本実施形態の一部をデジタル化して塗工装置１に負担させることも可能であるが、圧力センサ１１からの信号取り込みのタイミングまで考慮した制御が必要になり、本実施形態のように、常時塗工状態量を表示する回路としてクローズしていた方が扱い易い。
【００４４】
また、本実施形態においては塗工状態、非塗工状態の２つの状態のうちの一方の状態における値を取り出す例について説明したが、その２つの状態の両方、もしくは３つ以上の複数の塗工状態における値を取り出すことも可能である。その場合にはローパスフィルタ部２２、サンプルホールド回路部２３をセットにして増やすことにより、たとえば通常塗工状態の圧力と、塗工弁６とリターン弁８が同時に開いたいわゆる遷移状態時の圧力値を安定して取り出すことも可能である。これにより間欠塗工の膜厚均一性の改善に応用することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１      塗工装置
１０    コントローラ
１１    圧力センサ
１２    流量センサ
【図１】
2014120240.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2014120240.tif 000006
【図４】
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【図５】
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