説明

温度特性校正システム及び温度特性校正方法

【課題】複数個のワークの温度特性の校正を行うにあたり、高い精度での校正を実現させる。
【解決手段】固有の温度特性を有する複数個のワーク(WG〜WG)を同一の恒温槽H内に収容し、温度調整手段Aによって各ワークの温度を所定温度に安定させた状態で、順次各ワークの温度特性の校正を行う温度特性校正システムであって、予め校正作業の順番が定められたワークの中で直近の校正作業の対象となるワークが他のワークに比して温度調整手段Aに最も近付くように各ワークと温度調整手段Aとの位置関係を変更する位置変更手段(制御手段Cont等)を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、温度特性校正システム及び温度特性校正方法に関する。特に、所定の検査温度に設定される恒温槽内に収容され、この検査温度下における複数個のワーク(例えば圧力センサ)の出力に関わる温度特性を校正する温度特性校正システム及び温度特性校正方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、圧力に応じた電気信号を出力するための圧力センサが種々提案されている。例えば、半導体基板を加工して形成されるダイアフラムにピエゾ抵抗を拡散形成し、印加される圧力によるダイアフラムの歪みをピエゾ抵抗の抵抗値の変化として検出する所謂ピエゾ抵抗拡散式の圧力センサ(半導体圧力センサ)がよく知られている。
【0003】
このような圧力センサは、同じ圧力下にあっても温度によって出力が変化する温度特性を有し、製品出荷前に個々の圧力センサの温度特性を校正する必要がある。圧力センサの温度特性の校正は、供試品の圧力センサを所定の検査温度に設定される周知の恒温槽(あるいは恒温恒湿槽)内に入れ、校正のために決められた複数の所定温度下において、所定の圧力を印加したときの出力を測定することで行われている。
【0004】
従来においては、効率良く温度校正を行うために複数個(例えば100個)の圧力センサを同一の恒温槽に入れ、恒温槽に付属する加熱器・冷却器を用いて、恒温槽内の全ての圧力センサの温度を所定温度(温度校正を行うために定められた温度)に安定させた時点で、1個ずつ順番に校正作業を行うようにしていた。現在においては、このような校正作業を行う際に使用される温度特性検査装置が提案されている(特許文献1参照)。また、近年においては、恒温槽の送風装置の回転速度を可変制御する技術も提案されている(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平10―2825号公報
【特許文献2】特開平11―231943号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、恒温槽内といっても、全ての圧力センサの温度を所定の同一温度にすることはきわめて困難である。多くの圧力センサを同時に収容するためには恒温槽内の容積を大きくする必要があるが、恒温槽に付属する加熱器や冷却器は通常各1基であることから、恒温槽の容積が大きくなると恒温槽内では2〜3℃程度の温度差が生じてしまうからである。このような恒温槽内の温度差は時間の経過に伴って小さくなるが、温度差を所定範囲内(例えば0.1〜0.2℃)に収めようとすると、校正作業に要する時間がきわめて長くなってしまうという問題がある。
【0007】
一方、前記した特許文献2に記載されているように恒温槽の送風装置の回転速度を可変制御して恒温槽内の温度差を縮小することも考えられる。しかし、仮にこのような技術を採用しても、恒温槽内に同時に多数の圧力センサを収容する場合には、加熱器や冷却器によって効率良く温度調整される圧力センサと、他の圧力センサの存在の影響を受けて温度調整が効率良く行われず設定温度に到達しない圧力センサと、が混在することとなる。設定温度に到達しない圧力センサを設定温度に到達したものとして校正作業を行っても、高い精度での校正を実現させることはできない。
【0008】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、複数個のワークの温度特性の校正を行うにあたり、高い精度での校正を実現させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係るシステムは、固有の温度特性を有する複数個のワークを同一の恒温槽内に収容し、温度調整手段によって各ワークの温度を所定温度に安定させた状態で、順次各ワークの温度特性の校正を行う温度特性校正システムであって、予め校正作業の順番が定められたワークの中で直近の校正作業の対象となるワークが他のワークに比して温度調整手段に最も近付くように各ワークと温度調整手段との位置関係を変更する位置変更手段を備えるものである。
【0010】
また、本発明に係る方法は、固有の温度特性を有する複数個のワークを同一の恒温槽内に収容し、温度調整手段によって各ワークの温度を所定温度に安定させた状態で、順次各ワークの温度特性の校正を行う温度特性校正方法であって、予め校正作業の順番が定められたワークの中で直近の校正作業の対象となるワークが他のワークに比して温度調整手段に最も近付くように各ワークと温度調整手段との位置関係を変更する位置変更工程を含むものである。
【0011】
かかる構成及び方法を採用すると、予め各ワークの校正作業の順番を定め、直近の校正作業の対象となるワークが温度調整手段に最も近付くように各ワークと温度調整手段との位置関係を変更することにより、直近の校正作業の対象となるワークの温度を優先的に所定温度に安定させることができる。従って、全てのワークの温度を、校正作業を行う際に所定温度に安定させることができるので、所定温度に安定していない状態でワークの校正作業が行われることを防ぐことができる。この結果、高い精度での校正を実現させることができる。また、恒温槽の容積を大きくしたり、恒温槽内に同時に収容するワークの数を過度に制限したりする必要がなくなる。
【0012】
本発明に係る温度特性校正システム(温度特性校正方法)において、恒温槽内における各ワークの位置を変更する位置変更手段(位置変更工程)を採用することができる。
【0013】
かかる構成(方法)を採用すると、温度調整手段(加熱器、冷却器、送風機等)を恒温槽に固定することができ、複数のワークを載置するコンベアやターンテーブル等で容易に位置変更手段を構成することができる。
【0014】
また、本発明に係る温度特性校正システム(温度特性校正方法)において、恒温槽内における温度調整手段の位置を変更する位置変更手段(位置変更工程)を採用してもよい。
【0015】
かかる構成を採用すると、ワークを恒温槽に固定することができるので、温度調整中にワークを恒温槽内で移動させることが好ましくない場合に好都合である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、複数個のワークの温度特性の校正を行うにあたり、高い精度での校正を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】(A)は本発明の各実施形態に係る温度特性校正システムによって温度特性が校正される圧力センサ(ワーク)の外観図であり、(B)は(A)に示す圧力センサの出力の温度特性を表すグラフである。
【図2】本発明の第一実施形態に係る温度特性校正システムを構成するワーク設置台と、このワーク設置台に設置された複数個の圧力センサと、を示す構成図である。
【図3】本発明の第一実施形態に係る温度特性校正システムを構成する恒温槽の内部構成を説明するための説明図である。
【図4】本発明の第一実施形態に係る温度特性校正システムを採用した場合における圧力センサの温度変化の時間履歴を示すグラフである。
【図5】本発明の第二実施形態に係る温度特性校正システムを構成する恒温槽の内部構成を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0019】
最初に、図1を用いて、本発明の各実施形態において温度特性が校正されるワークについて説明する。以下の各実施形態においては、図1(A)に示すような圧力センサWをワークとして採用することとする。圧力センサWは、所謂ピエゾ抵抗拡散式の圧力センサ(半導体圧力センサ)であり、圧力(差圧)の出力信号を補正するための温度検出素子を内部に搭載している。
【0020】
圧力センサWは、同じ圧力下にあっても温度によって出力が変化する固有の温度特性を有している。具体的には、図1(B)に示すように、圧力センサWの温度が常温(例えば25℃程度)の場合には、実際の圧力と出力との関係は曲線CA(破線)のようになる。これに対し、圧力センサWの温度が高温(例えば65℃程度)の場合には、実際の圧力と出力との関係は曲線CH(一点鎖線)のようになり、低温(例えば−15℃程度)の場合には曲線CL(二点鎖線)のようになる。このため、圧力センサWの出力を温度に応じて補正する必要がある。そして、かかる補正を行うためには、圧力センサWの出力の温度特性(図1(B)に示す曲線形状)を知るための校正作業が必要となる。本発明の各実施形態に係る温度特性校正システム(温度特性校正方法)は、複数個の圧力センサWの温度特性の校正を行うにあたり、高い精度での校正を実現させるものである。
【0021】
<第一実施形態>
次に、図2〜図4を用いて、本発明の第一実施形態に係る温度特性校正システム及び温度特性校正方法について説明する。
【0022】
本実施形態に係る温度特性校正システムは、複数個の圧力センサWを図2に示すようなワーク設置台Sに設置した状態で、図3に示すような単一の恒温槽Hの内部に収容し、温度調整手段Aによって圧力センサWの温度を所定温度に安定させた状態で温度特性の校正を行うものである。
【0023】
ワーク設置台Sには、図2に示すように、水平方向にm個の圧力センサWを水平方向に1列に並べて設置することを可能とするワーク設置棚が、鉛直方向に沿ってn段設けられている。このような構成を有するワーク設置台Sには、計m×n個の圧力センサWが設置されることとなる。以下、説明の便宜上、ワーク設置台Sの最上部のワーク設置棚に設置されたm個の圧力センサWを「第1ワーク群WG1」、上から2番目のワーク設置棚に設置されたm個の圧力センサWを「第2ワーク群WG2」、……、最下部のワーク設置棚に設置されたm個の圧力センサWを「第nワーク群WGn」と呼ぶこととする。
【0024】
恒温槽Hの内部には、図3に示すように、温度調整手段Aを構成する加熱器A1、冷却器A2及び送風機A3が設けられており、加熱器A1から発生する高温の空気や冷却器A2から発生する低温の空気は、送風機A3によって水平方向に送られる(流れF)。温度調整手段Aには図示されていない可動機構が取り付けられており、図3に示すように、恒温槽H内の上部から下部へと(又は下部から上部へと)直線的に移動することができるように構成されている。
【0025】
恒温槽Hの内部には、ワーク設置台Sに設置されたm×n個の圧力センサWが収容される。この際、ワーク設置台Sを立てて設置することにより、図3に示すように、第1ワーク群WG1が恒温槽Hの最上部に、第nワーク群WGnが恒温槽Hの最下部に、各々位置することとなる。本実施形態においては、恒温槽Hの最上部に位置する第1ワーク群WG1の校正作業を最初に行い、その後第2ワーク群WG2、第3ワーク群WG3……と上から順番に校正作業を行うこととする。
【0026】
本実施形態においては、制御装置Contが可動機構を制御して恒温槽H内における温度調整手段Aの位置を変更する(各ワーク群と温度調整手段Aとの位置関係を変更する)ことにより、予め校正作業の順番が定められたワーク群の中で直近の校正作業の対象となるワーク群が他のワーク群に比して温度調整手段Aに最も近付くようにする。すなわち、制御装置Cont及び可動機構は、本発明における位置変更手段を構成するものである。制御装置Contは、各ワーク群の位置情報や温度調整手段Aの位置情報に基づいて、温度調整手段Aの位置を制御するための信号を可動機構に送出することにより、温度調整手段Aを所定の位置に移動させる。
【0027】
なお、各ワーク群に含まれる圧力センサWの内部には、前述のように温度検出素子が搭載されている。本実施形態においては、各ワーク群に含まれる何れか一つの圧力センサWの温度検出素子を用いて、各ワーク群の温度を代表的に検出することとする。
【0028】
続いて、本実施形態に係る温度特性校正方法について説明する。
【0029】
まず、作業者は、恒温槽Hの内部に設置した温度調整手段Aを作動させる。本実施形態においては、冷却器A2及び送風機A3を作動させることにより、例えば図4に示すように初期温度t(℃)の各ワーク群を設定温度t−20(℃)に変更して安定させるものとする。図4に示す複数の曲線C1〜C3は、第1ワーク群WG1〜第3ワーク群WG3の温度の時間履歴を示すものである(n=3の場合)。
【0030】
次いで、制御装置Contは、可動機構に制御信号を送出して恒温槽H内における温度調整手段Aの位置を変更することにより、最初の校正作業の対象となる第1ワーク群WG1が温度調整手段Aに最も近付くようにする(位置変更工程)。そして、制御装置Contは、第1ワーク群WG1に含まれる何れか一つの圧力センサWに搭載された温度検出素子を介して第1ワーク群WG1の温度を検出し、検出した温度が設定温度に到達して安定した時点(図4に示す「T1」)で、第1ワーク群WG1の温度特性の校正を行う。
【0031】
次いで、制御装置Contは、可動機構に制御信号を送出して恒温槽H内における温度調整手段Aの位置を変更することにより、二番目の校正作業の対象となる第2ワーク群WG2が温度調整手段Aに最も近付くようにする(位置変更工程)。そして、制御装置Contは、第2ワーク群WG2に含まれる何れか一つの圧力センサWに搭載された温度検出素子を介して第2ワーク群WG2の温度を検出し、検出した温度が設定温度に到達して安定した時点(図4に示す「T2」)で、第2ワーク群WG2の温度特性の校正を行う。
【0032】
以下、第3ワーク群WG3についても同様に位置変更工程を実施し、検出温度が設定温度に安定した時点(図4に示す「T3」)で、温度特性の校正を行う。以上の工程群を経て、全てのワークの温度特性の校正作業を終了する。
【0033】
以上説明した実施形態に係る温度特性校正システムにおいては、予め各ワーク群の校正作業の順番を定め、直近の校正作業の対象となるワーク群が温度調整手段Aに最も近付くように各ワーク群と温度調整手段Aとの位置関係を変更することにより、直近の校正作業の対象となるワーク群の温度を優先的に所定温度に安定させることができる。従って、全てのワーク群の温度を、校正作業を行う際に所定温度に安定させることができるので、所定温度に安定していない状態でワーク群の校正作業が行われることを防ぐことができる。この結果、高い精度での校正を実現させることができる。また、恒温槽Hの容積を大きくしたり、恒温槽H内に同時に収容するワークの数を過度に制限したりする必要がなくなる。
【0034】
また、以上説明した実施形態に係る温度特性校正システムにおいては、恒温槽H内における温度調整手段Aの位置を変更する位置変更手段(制御装置Cont及び可動機構)を採用しているため、ワークとしての圧力センサWを恒温槽Hに固定することができる。従って、温度調整中に圧力センサWを恒温槽H内で移動させる必要がないので、校正の精度をより向上させることができる。
【0035】
<第2実施形態>
続いて、図5を用いて、本発明の第二実施形態に係る温度特性校正システム及び温度特性校正方法について説明する。本実施形態に係る温度特性校正システムは、第一実施形態に係る温度特性校正システムとは異なる位置変更手段を採用したものであり、その他の構成については実質的に第一実施形態と共通である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、共通する構成については第一実施形態と同様の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【0036】
本実施形態に係る温度特性校正システムは、複数個の圧力センサWをワーク設置台Sに設置した状態で、図5に示すような単一の恒温槽Hの内部に収容し、温度調整手段Aによって圧力センサWの温度を所定温度に安定させた状態で温度特性の校正を行うものである。なお、以下の説明においても、第一実施形態と同様に、ワーク設置台Sの最上部に設置された圧力センサWを「第1ワーク群WG1」、上から2番目に設置された圧力センサWを「第2ワーク群WG2」、……、最下部に設置された圧力センサWを「第nワーク群WG5」と呼ぶこととする。
【0037】
恒温槽Hの内部には、図5に示すように、温度調整手段Aを構成する加熱器A1、冷却器A2及び送風機A3が設けられており、加熱器A1から発生する高温の空気や冷却器A2から発生する低温の空気は、送風機A3によって水平方向に送られる(流れF)。本実施形態における温度調整手段Aは、恒温槽H内に固定されている。
【0038】
恒温槽Hの内部には、ワーク設置台Sに設置されたm×n個の圧力センサWが収容される。この際、ワーク設置台Sを立てて設置することにより、図5に示すように、第1ワーク群WG1が恒温槽Hの最上部に、第nワーク群WGnが恒温槽Hの最下部に、各々位置することとなる。本実施形態においては、恒温槽H内に設置されたワーク設置台Sに図示されていない可動機構が取り付けられており、図5に示すように、恒温槽H内の上部から下部へと(又は下部から上部へと)ワーク設置台S及びこれに設置された圧力センサWが直線的に移動することができるように構成されている。なお、本実施形態においても、恒温槽Hの最上部に位置する第1ワーク群WG1の校正作業を最初に行い、その後第2ワーク群WG2、第3ワーク群WG3……と上から順番に校正作業を行うこととする。
【0039】
また、本実施形態においては、制御装置Contが可動機構を制御して恒温槽H内におけるワーク設置台S及び圧力センサWの位置を変更する(各ワーク群と温度調整手段Aとの位置関係を変更する)ことにより、予め校正作業の順番が定められたワーク群の中で直近の校正作業の対象となるワーク群が他のワーク群に比して温度調整手段Aに最も近付くようにする。すなわち、制御装置Cont及び可動機構は、本発明における位置変更手段に相当するものである。制御装置Contは、各ワーク群の位置情報や温度調整手段Aの位置情報に基づいて、温度調整手段Aの位置を制御するための信号を可動機構に送出することにより、ワーク設置台Sを所定の位置に移動させる。
【0040】
なお、各ワーク群に含まれる圧力センサWの内部には、前述のように温度検出素子が搭載されている。本実施形態においては、各ワーク群に含まれる何れか一つの圧力センサWの温度検出素子を用いて、各ワーク群の温度を代表的に検出することとする。
【0041】
続いて、本実施形態に係る温度特性校正方法について説明する。
【0042】
まず、作業者は、恒温槽Hの内部に設置した温度調整手段Aを作動させる。この際、例えば加熱器A1及び送風機A3を作動させることにより、初期温度t(℃)の各ワーク群を設定温度t+20(℃)に変更して安定させるものとする。
【0043】
次いで、制御装置Contは、可動機構に制御信号を送出して恒温槽H内におけるワーク設置台Sの位置を変更することにより、最初の校正作業の対象となる第1ワーク群WG1が温度調整手段Aに最も近付くようにする(位置変更工程)。そして、制御装置Contは、第1ワーク群WG1に含まれる何れか一つの圧力センサWに搭載された温度検出素子を介して第1ワーク群WG1の温度を検出し、検出した温度が設定温度に到達して安定した時点で、第1ワーク群WG1の温度特性の校正を行う。
【0044】
次いで、制御装置Contは、可動機構に制御信号を送出して恒温槽H内におけるワーク設置台Sの位置を変更することにより、二番目の校正作業の対象となる第2ワーク群WG2が温度調整手段Aに最も近付くようにする(位置変更工程)。そして、制御装置Contは、第2ワーク群WG2に含まれる何れか一つの圧力センサWに搭載された温度検出素子を介して第2ワーク群WG2の温度を検出し、検出した温度が設定温度に到達して安定した時点で、第2ワーク群WG2の温度特性の校正を行う。
【0045】
以下、第3ワーク群WG3についても同様に位置変更工程を実施し、検出温度が設定温度に安定した時点で、温度特性の校正を行う。以上の工程群を経て、全てのワークの温度特性の校正作業を終了する。
【0046】
以上説明した実施形態に係る温度特性校正システムにおいても、予め各ワーク群の校正作業の順番を定め、直近の校正作業の対象となるワーク群が温度調整手段Aに最も近付くように各ワーク群と温度調整手段Aとの位置関係を変更することにより、直近の校正作業の対象となるワーク群の温度を優先的に所定温度に安定させることができる。従って、全てのワーク群の温度を、校正作業を行う際に所定温度に安定させることができるので、所定温度に安定していない状態でワーク群の校正作業が行われることを防ぐことができる。この結果、高い精度での校正を実現させることができる。また、恒温槽Hの容積を大きくしたり、恒温槽H内に同時に収容するワークの数を過度に制限したりする必要がなくなる。
【0047】
また、以上説明した実施形態に係る温度特性校正システムにおいては、恒温槽H内における各ワーク群の位置を変更する位置変更手段(制御装置Cont及び可動機構)を採用しているため、温度調整手段A(加熱器A1、冷却器A2、送風機A3)を恒温槽Hに固定することができ、複数のワーク(圧力センサW)を直線的に移動させるコンベア等で容易に可動機構を構成することができる。
【0048】
なお、以上の各実施形態においては、温度調整手段Aや圧力センサWを「上下方向(垂直方向)」に直線的に移動させる位置変更手段(制御装置Cont及び可動機構)を採用した例を示したが、位置変更手段の構成はこれに限られるものではない。すなわち、直近の校正作業の対象となるワークが温度調整手段に最も近付くように各ワークと温度調整手段との位置関係を変更することができるような構成であれば如何なる構成を採用してもよい。
【0049】
例えば、温度調整手段Aや圧力センサWを「水平方向」に直線的に移動させるための可動機構と、この可動機構を制御する制御装置と、によって位置変更手段を構成することもできる。また、温度調整手段A及び圧力センサWの少なくとも何れか一方を「回転移動」させるための可動機構(例えばターンテーブル等)と、この可動機構を制御する制御装置と、によって位置変更手段を構成してもよい。
【0050】
また、以上の各実施形態においては、ワークとして、ピエゾ抵抗拡散式の圧力センサを採用した例を示したが、ワークの種類はこれに限られるものではなく、例えば、静電容量式の圧力センサを採用することもできる。また、本発明に係る温度特性校正システム及び温度特性校正方法は、圧力センサの校正のみに適用されるものではなく、固有の温度特性を有する各種センサ(流量計や温度センサ)の校正にも同様に適用することができる。
【0051】
本発明は、以上の各実施形態に限定されるものではなく、これら実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記各実施形態が備える各要素(ワーク設置台S、恒温槽H、温度調整手段A、制御装置Cont等)及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【0052】
A…温度調整手段
1…加熱器
2…冷却器
3…送風機
Cont…制御装置(位置変更手段)
H…恒温槽
S…ワーク設置台
W…圧力センサ(ワーク)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
固有の温度特性を有する複数個のワークを同一の恒温槽内に収容し、温度調整手段によって各ワークの温度を所定温度に安定させた状態で、順次各ワークの温度特性の校正を行う温度特性校正システムであって、
予め校正作業の順番が定められた前記ワークの中で直近の校正作業の対象となるワークが他のワークに比して前記温度調整手段に最も近付くように前記各ワークと前記温度調整手段との位置関係を変更する位置変更手段を備える、
温度特性校正システム。
【請求項2】
前記位置変更手段は、前記恒温槽内における前記各ワークの位置を変更するものである、
請求項1に記載の温度特性校正システム。
【請求項3】
前記位置変更手段は、前記恒温槽内における前記温度調整手段の位置を変更するものである、
請求項1に記載の温度特性校正システム。
【請求項4】
固有の温度特性を有する複数個のワークを同一の恒温槽内に収容し、温度調整手段によって各ワークの温度を所定温度に安定させた状態で、順次各ワークの温度特性の校正を行う温度特性校正方法であって、
予め校正作業の順番が定められた前記ワークの中で直近の校正作業の対象となるワークが他のワークに比して前記温度調整手段に最も近付くように前記各ワークと前記温度調整手段との位置関係を変更する位置変更工程を含む、
温度特性校正方法。
【請求項5】
前記位置変更工程では、前記恒温槽内における前記各ワークの位置を変更する、
請求項4に記載の温度特性校正方法。
【請求項6】
前記位置変更工程では、前記恒温槽内における前記温度調整手段の位置を変更する、
請求項4に記載の温度特性校正方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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