特許 7196005 劣化診断装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】劣化診断装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/26 20200101AFI20221219BHJP

   H01L 31/12 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

G01R31/26 F

H01L31/12 F

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019074368

(22)【出願日】2019-04-09

(65)【公開番号】P2020173139

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2021-07-28

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001988

【氏名又は名称】弁理士法人小林国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】本村 真一

(72)【発明者】

【氏名】竹下 裕之

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－３０１５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４５０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１５４３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１０４９７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－２２５０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－５４８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７１０７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｈ０１Ｌ ３１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光部と前記発光部からの光を受光する受光部とを備える信号伝達装置の前記発光部の入力端子対に接続される第１端子対と、
前記第１端子対を介して前記入力端子対に接続される第１電源と、
前記第１電源から前記発光部に流れる第１電流を増減する調節回路と、
前記第１電流を測定する入力側測定部と
を有する入力側回路ユニットと、
前記受光部の出力端子対に接続される第２端子対と、
前記受光部の出力電圧または前記受光部に流れる第２電流を、前記第２端子対を介して測定する出力側測定部と
を有する出力側回路ユニットと
を備える劣化診断装置を用いて、前記信号伝達装置の劣化を診断する劣化診断方法であり、
前記第１端子対を前記入力端子対に接続し、かつ、前記第２端子対を前記出力端子対に接続する接続工程と、
前記接続工程後に、前記調節回路により前記第１電流を増減し、前記出力側測定部により前記出力電圧または前記第２電流が変化するときの前記第１電流の値を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された前記第１電流の値である発光最低値に基づき、次回の点検整備までに見込まれる劣化の進行分を見込み、見込み量を余裕分とした劣化判定基準値を求め、前記発光最低値と前記劣化判定基準値とを比較し、前記発光部が劣化しており前記信号伝達装置の交換時期であるか否かを診断する診断工程と、
を有する劣化診断方法。

【請求項2】

前記劣化診断装置は、前記信号伝達装置に対して着脱自在に設けられている請求項１記載の劣化診断方法。

【請求項3】

前記信号伝達装置はフォトカプラである請求項１または２に記載の劣化診断方法。

【請求項4】

前記調節回路は、前記第１電源と直列に接続された可変抵抗を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の劣化診断方法。

【請求項5】

前記出力側測定部は、
前記受光部と直列回路を形成する抵抗と、
前記直列回路の両端に接続される第２電源と、
前記受光部の出力端子間の電圧を測定する電圧計と
を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の劣化診断方法。

【請求項6】

前記発光部及び前記受光部は１つの回路チップに、前記入力端子対と前記出力端子対とが突出した状態で設けられており、
前記回路チップは基板に設けられており、
前記第１端子対と前記第２端子対とは前記基板上の前記信号伝達装置の前記入力端子対及び前記出力端子対に接続される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の劣化診断方法。

【請求項7】

前記第１端子対と前記第２端子対とは、前記回路チップを把持または前記回路チップに嵌合することにより前記回路チップと連結する連結部材に設けられている請求項６に記載の劣化診断方法。

【請求項8】

発光部と前記発光部からの光を受光する受光部とを備える信号伝達装置の前記発光部の入力端子対に接続される第１端子対と、
前記第１端子対を介して前記入力端子対に接続される第１電源と、
前記第１電源から前記発光部に流れる第１電流を増減する調節回路と、
前記第１電流を測定する入力側測定部と
を有する入力側回路ユニットと、
前記受光部の出力端子対に接続される第２端子対と、
前記受光部の出力電圧または前記受光部に流れる第２電流を、前記第２端子対を介して測定する出力側測定部と
を有する出力側回路ユニットと
を備え、
前記調節回路により前記第１電流を増減し、前記出力側測定部により前記出力電圧または前記第２電流が変化するときの前記第１電流の値を特定し、特定した前記第１電流の値である発光最低値に基づき、次回の点検整備までに見込まれる劣化の進行分を見込み、見込み量を余裕分とした劣化判定基準値を求め、前記発光最低値と前記劣化判定基準値とを比較して前記発光部が劣化しており前記信号伝達装置の交換時期であるか否かを診断する劣化診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号伝達装置の劣化を診断する劣化診断装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶液製膜方法により長尺のフィルムを製造するフィルム製造設備（溶液製膜設備）など、各種の製品の製造設備には、設備を構成する各部を制御するために、多重伝送装置あるいは信号入出力装置など、基板アセンブリが用いられている。例えば上記のフィルム製造設備の場合には、ドープ（ポリマー溶液）から流延膜を形成する流延部、支持体から流延膜を剥がすことにより形成したフィルムを乾燥する乾燥部、長尺のフィルムを延伸する延伸部、及び、フィルムをロール状に巻き取る巻取部などがあり、基板アセンブリは、これら各部を制御するための制御部などに多数用いられている。

【0003】

基板アセンブリには複数の信号伝達装置が実装されていることが一般的である。例えば上記のフィルム製造設備に用いられる複数の基板アセンブリの個々には、１０個以上という多数の信号伝達装置が実装されている。このように、ひとつの製造設備に、非常に多くの信号伝達装置が使用されている例は多い。

【0004】

信号伝達装置としては例えばフォトカプラがある。フォトカプラは、周知の通り、発光部と、この発光部からの光を受光する受光部とを備える。フォトカプラのような信号伝達装置は、他の電子機器と同様に劣化する。劣化により信号を伝達する機能が働かなくなった場合には、製造に支障をきたすことがあり、場合によっては製造設備の稼働が停止してしまうこともあり得る。そのため、このような事態になる前に、新品の信号伝達装置に交換することが通常である。したがって、使用されている個数が多いほど、交換には多くの手間がかかる。

【0005】

フォトカプラの劣化を検出する技術として、特許文献１には、検出回路と、通電回路と、制御判定回路とを備える自己診断回路が記載されている。検出回路は、フォトカプラの受光部の出力電圧によって、外部接点のオンとオフとを検出して出力する。通電回路は、フォトカプラが劣化しているとき、フォトカプラの受光部の出力が、検出回路の外部接点ＯＮの検出レベルに達しないように電流を制限する抵抗を通してフォトカプラの発光部に診断電流を流す。制御回路は、診断電流を流させると同時に、検出回路の検出結果を読取り、この検出結果が外部接点ＯＮの検出状態にないとき、フォトカプラの劣化と判定して出力している。

【0006】

また、特許文献２には、劣化検出対象の第１フォトカプラと、第１フォトカプラの駆動を制御する制御する制御器と、出力検出回路と、出力検出回路での検出値を制御器へ伝達する第２フォトカプラとを備えるフォトカプラ装置が記載されている。出力検出回路は、第１フォトカプラの出力信号の電位に応じた値である検出値を生成し出力する。制御器は、第１フォトカプラを駆動したときの上記検出値に基づいて第１のフォトカプラが出力劣化状態であるか否かを判定する判定処理を行い、この判定結果がｋ回（ｋ≧２）まで出力劣化状態になるたびに、第１フォトカプラの駆動電流を増加させる調整処理を行う。

【0007】

特許文献３には、発光ダイオード及びフォトトランジスタと、供給電源と、供給電源の電圧を変化させる供給電源可変部と、供給電源と供給電源可変部を切り替えるスイッチとを備えるフォトセンサが記載されている。このフォトセンサは、供給電源可変部により発光側の供給電源を降下させ、初期との動作限界電圧を比較することにより、劣化が検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００２－２３７２２８号公報

【文献】特開２０１１－１９９２０１号公報

【文献】実開昭６３－１５９８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１～特許文献３では、信号伝達装置の個々に劣化を診断する診断回路を設けている。そのため、基板への実装の際に組み込んで基板アセンブリをつくる必要があり、ひとつの基板に実装される信号伝達装置の個数が制限されてしまう。そして、多数の信号伝達装置が密な状態で、既に基板に実装されている基板アセンブリにおいて、個々の信号伝達装置を劣化診断することができない。

【0010】

そこで本発明は、基板アセンブリとして基板に実装されている状態で、信号伝達装置の劣化を容易に診断できる劣化診断装置及び劣化診断方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明の劣化診断装置は、入力側回路ユニットと、出力側回路ユニットとを備える。入力側回路ユニットは、第１端子対と、第１電源と、調節回路と、入力側測定部とを有する。第１端子対は、発光部と発光部からの光を受光する受光部とを備える信号伝達装置の上記発光部の入力端子対に接続される。第１電源は、第１端子対を介して、入力端子対に接続される。調節回路は、第１電源から発光部に流れる第１電流を増減する。入力側測定部は、第１電流を測定する。出力側回路ユニットは、第２端子対と、出力側測定部とを有する。第２端子対は、受光部の出力端子対に接続される。出力側測定部は、受光部の出力電圧または受光部に流れる第２電流を、第２端子対を介して測定する。

【0012】

信号伝達装置はフォトカプラであることが好ましい。

【0013】

調節回路は、第１電源と直列に接続された可変抵抗を有することが好ましい。

【0014】

出力側測定部は、抵抗と、第２電源と、電圧計とを有することが好ましい。抵抗は、受光部と直列回路を形成する。第２電源は、上記直列回路の両端に接続される。電圧計は、受光部の出力端子間の電圧を測定する。

【0015】

発光部及び受光部は１つの回路チップに、入力端子対と出力端子対とが突出した状態で設けられており、回路チップは基板に設けられており、第１端子対と第２端子対とは基板上の信号伝達装置の入力端子対及び出力端子対に接続されることが好ましい。

【0016】

第１端子対と第２端子対とは、回路チップを把持または回路チップに嵌合することにより回路チップと連結する連結部材に設けられていることが好ましい。

【0017】

出力側回路ユニットは、受光部に駆動電圧を供給する電圧供給端子をさらに有することが好ましい。

【0018】

電圧供給端子は、基板上の前記信号伝達装置の受光部に接続されることが好ましい。

【0019】

本発明の信号伝達装置の劣化診断方法は、診断伝達装置が発光部と発光部からの光を受光する受光部とを備える信号伝達装置の劣化診断方法であり、接続工程と、特定工程と、診断工程とを有する。接続工程は、上記劣化診断装置の第１端子対を入力端子対に接続し、かつ、第２端子対を出力端子対に接続する。特定工程は、接続工程後に、調節回路により第１電流を増減し、出力側測定部により出力電圧または第２電流が変化するときの第１電流の値を特定する。診断工程は、特定工程で特定された第１電流を、予め設定した劣化の基準値と比較し、基準値以上である場合には劣化信号伝達装置が劣化していると判断し、基準値未満である場合には劣化していないと判断する。

【発明の効果】

【0020】

本発明によると、基板アセンブリとして基板に実装されている状態で、信号伝達装置の劣化を容易に診断できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】信号伝達装置の説明図であり、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は概略側面図である。

【図2】信号伝達装置の構成図である。

【図3】劣化診断装置の構成図である。

【図4】クリップの説明図である。

【図5】劣化診断の方法を説明するための、第１電流と出力電圧との関係を示すグラフである

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１に示す基板アセンブリ１０は、劣化の診断対象物であるフォトカプラ１１を複数備える基板アセンブリの一例である。この例の基板アセンブリ１０は、溶液製膜方法によりフィルムを製造するフィルム製造設備（溶液製膜設備）の各部を制御する制御部に設けられている。基板アセンブリ１０は、基板１２と、複数のフォトカプラ１１とを備える。

【0023】

基板アセンブリ１０には、基準クロック（図示無し）、データクロック（図示無し）、及びエンドクロック（図示無し）などが配されており、これらの各々に複数のフォトカプラ１１が設けられている。したがってひとつの基板１２に実装されているフォトカプラ１１は多数あるが、図１の（Ａ）にはそのうち３つのみを描いてある。フォトカプラ１１は、基板１２に形成されている導通部材と電気的に接続している。なお、図１においては、図の煩雑化を避けるために上記の導通部材の図示を略してある。

【0024】

フォトカプラ１１は、発光部と、発光部からの光を受光する受光部とを備える信号伝達装置の一例であり、後述の劣化診断装置１５（図３参照）を用いて劣化が診断される。劣化診断装置１５により劣化を診断する対象物は、上記のように発光部と受光部とを備える信号伝達装置であればフォトカプラ１１に限定されない。他の信号伝達装置としては、例えばフォトインタラプタ、光電スイッチ、光学式パルスジェネレータなどがある。

【0025】

フォトカプラ１１は、入力された電気信号を発光部により光に変換し、この光を受光部により再び電気信号へ戻すことによって、電気的に絶縁した状態で信号を伝達する。フォトカプラ１１はそれぞれパッケージ部材としての回路チップ２０に設けられており、この回路チップ２０から、発光部の入力端子２１ａ，２１ｂと、受光部の出力端子２２ａ，２２ｂ及び電源電圧（Ｖｃｃ）に接続するための電源接続用端子２２ｃが突出している。これらの入力端子２１ａ，２１ｂと、出力端子２２ａ，２２ｂ及び電源接続用端子２２ｃとが、基板１２の前述の導通部材と電気的に接続している。

【0026】

この例のフォトカプラ１１は、図２に示すように、入力側の発光部２５と、出力側の受光部２６とを備える。発光部２５は、発光素子で構成されており、具体的には、発光ダイオード３１と、基板アセンブリ１０の内部回路（基板回路）３９Ａに接続される入力端子対である入力端子２１ａ，２１ｂとを有する。フォトカプラ１１は、発光ダイオード３１が、アノードである入力端子２１ａを電源のプラス（＋）側に接続し、カソードである入力端子２１ｂを電源のマイナス（－）側に接続した状態で、使用される。発光部はこの例に限られず、例えば、前述の光電スイッチにおける発光部は、レーザであってもよい。

【0027】

受光部２６は、この例では、フォトダイオード３５と、アンプ３６と、トランジスタ３７と、基板アセンブリ１０の内部回路（基板回路）３９Ｂに接続される出力端子対（出力端子２２ａ，２２ｂ）及び電源接続用端子２２ｃとを備える。ただし、受光部２６はこの例に限られず、例えばフォトトランジスタなどの受光素子で構成されている場合もある。フォトダイオード３５がアンプ３６の入力端子間に接続され、アンプ３６の出力がトランジスタ３７のベースに接続されている。アンプ３６の電源端子は電源接続用端子２２ｃを介して電源（図示無し）に接続されており、アンプ３６に電圧が供給される。トランジスタ３７では、アンプ３６からの電流（ベース電流）に応じて、電流（エミッタ電流）が増減する。

【0028】

フォトカプラ１１は市販品であってもよい。本例のフォトカプラ１１も市販品であり、前述の基準クロックとデータクロックには、シャープ（株）製のフォトカプラ ＰＣ４１０Ｌ０ＮＩＰ、ルネサスエレクトロニクス（株）製のフォトカプラ ＰＳ９１１７Ａを、エンド信号には、アバゴテクノロジー製のフォトカプラ ＨＣＰＬ－Ｍ４５６を、用いている。

【0029】

図３に示す劣化診断装置５０は、本発明の一例であり、フォトカプラ１１の劣化を診断するためのものである。劣化診断装置５０は、フォトカプラ１１の発光部２５に接続される入力側回路ユニット５１と、受光部２６に接続される出力側回路ユニット５２とを備える。入力側回路ユニット５１は、第１端子対５５ａ，５５ｂと、第１電源５６と、調節回路５７と、入力側測定部としての電流計５８とを有する。なお、以降の説明において、第１端子対の一方５５ａと他方５５ｂとを区別しない場合には、第１端子対５５と記載する。

【0030】

第１端子対５５は前述の入力端子対に接続される。入力端子２１ａに接続される第１端子に符号５５ａを付し、入力端子２１ｂに接続される第１端子に符号５５ｂを付す。第１電源５６は、第１端子対５５を介して、入力端子対に接続される。第１電源５６の陽（プラス，＋）極は第１端子５５ａを介して入力端子２１ａに、陰（マイナス，－）極は第１端子５５ｂを介して入力端子２１ｂに、それぞれ接続される。

【0031】

調節回路５７は、発光ダイオード３１の発光量を調節するためのものである。調節回路５７は、第１電源５６と第１端子５５ａとの間に設けられ、固定抵抗５７ａと、可変抵抗５７ｂとを有する。固定抵抗５７ａは、発光部２５へ流れる第１電流を一定の電流値以下に抑え、かつ、可変抵抗５７ｂにより第１電流を変化させた場合における第１電流の急激な変化を抑える。可変抵抗５７ｂは、固定抵抗７５ａよりも第１端子５５ａ側に設けられており、発光部２５へ流す第１電流を変化させる。この調節回路５７は、第１電源５６から発光部２５へ流れる第１電流を増減し、この増減により、発光ダイオード３１の発光量が調節される。なお、調節回路５７は、可変抵抗５７ｂを有するこの例に限られないが、可変抵抗５７ｂは、小型、かつ第１電流を容易に調節できる点で好ましい。

【0032】

第１電源５６から供給する電圧と、固定抵抗５７ａと、可変抵抗５７ｂとは、劣化診断の対象物であるフォトカプラ１１の仕様に応じて決定するとよい。フォトカプラ１１が市販品である場合の仕様は、データシートに記載されており、本例でもデータシートの仕様を用いている。本例では、データシートに記載される仕様に基づき、第１電源５６の電圧は５Ｖに設定し、固定抵抗５７ａは４７０Ωとした。また、可変抵抗５７ｂは、抵抗の可変領域が０Ω以上２ｋΩ以下の範囲である。なお固定抵抗５７ａは、データシートの供給電圧と一次側電流値との関係を示すグラフ（２５℃におけるグラフである）に基づき、求めている。

【0033】

電流計５８は、第１電源５６と第１端子５５ｂとの間に設けられ、発光部２５へ流れる第１電流を測定する。

【0034】

出力側回路ユニット５２は、第２端子対６１ａ，６１ｂと、抵抗（プルアップ抵抗）６４と、第２電源６５と、電圧計６６とを備える。なお、以降の説明において、第２端子対の一方６１ａと他方６１ｂとを区別しない場合には、第２端子対６１と記載する。

【0035】

第２端子対６１は前述の出力端子対に接続される。出力端子２２ａに接続される第２端子に符号５１ａを付し、出力端子２２ｂに接続される第２端子に符号６１ｂを付す。

【0036】

抵抗６４と第２電源６５と電圧計６６とは、受光部２６の出力電圧を、第２端子対６１を介して測定する出力側測定部を構成している。なお、出力側測定部はこの例に限られず、受光部２６に流れる第２電流を、第２端子対６１を介して測定する構成に置き換えてもよい。抵抗６４は受光部２６と直列回路を形成し、この直列回路の両端に第２電源６５が接続される。第２電源６５は、陽極を抵抗６４側すなわち第２端子６１ａ側に、陰極を第２端子側６１ｂ側に接続させる。なお、第１電源５６から入力側回路ユニット５１と並列接続に出力部側回路ユニットを接続することにより、第２電源６５を使用することなく、第１電源５６を第２電源として用いることができる。

【0037】

電圧計６６は、第２端子６１ａと抵抗６４との間、及び、第２端子６１ｂと第２電源６５の陰極との間に接続される。これにより、電圧計６６は、受光部２６の出力端子（２２ａ，２２ｂ）間の電圧、すなわち、出力端子２２ａと出力端子２２ｂとの間の電圧を測定する。

【0038】

出力側回路ユニット５２は、さらに、電圧供給端子６１ｃをさらに有することが好ましく、本例でもそのようにしている。電圧供給端子６１ｃは、受光部２６のアンプ３６に駆動電圧を供給するためのものである。本例では駆動電圧を、第２電源６５から供給している。なお、受光部として例えばフォトトランジスタなどの受光素子を用いた場合など、受光部の構成によっては、第２電源６５からの電圧の供給が不要になったり、あるいは、前述のように第１電源５６を第２電源として供用してもよい。

【0039】

第２電源６５の電圧と抵抗６４とはフォトカプラ１１のデータシートに基づき設定している。本例では、第２電源６５の電圧を５Ｖとし、抵抗６４は１０ｋΩとしている。

【0040】

第１端子対（第１端子５５ａ，５５ｂ）と、第２端子対（第２端子６１ａ，６１ｂ）とは、図４に示すように、クリップ６７に設けられていることが好ましい。この例のように電圧供給端子６１ｃがある場合には、電圧供給端子６１ｃもクリップ６７に設けていることが好ましく、本例でもそのようにしている。クリップ６７は、フォトカプラ１１が回路チップ２０に設けてある場合において、回路チップ２０と連結する連結部材の一例であり、回路チップ２０を把持する。

【0041】

クリップ６７は、第１アーム６８と、この第１アーム６８に軸棒６９を介して揺動自在に取り付けられる第２アーム７０とを備える。クリップ６７は、第１アーム６８と第２アーム７０とによって回路チップ２０を挟持固定することにより、フォトカプラ１１との導通を得る。

【0042】

第１アーム６８には、第２アーム７０側に向けて突出した突出部６８ａが周縁部に形成されている。第２アーム７０には、第１アーム６８側に向けて突出した突出部７０ａが形成されている。第１アーム６８と第２アーム７０とは、突出部６８ａの内側に突出部７０ａが配され、第１アーム６８の先端部６８ｔと第２アーム７０の先端部７０ｔとが互いに向き合う状態とされる。突出部６８ａと突出部７０ａとのそれぞれには、軸棒６９が挿通される貫通孔が形成されており、これら貫通孔に軸棒６９が挿通されることにより第１アーム６８と第２アーム７０とは位置決めされた状態となっている。

【0043】

第１アーム６８と第２アーム７０とは、図４（Ａ）に示すように先端部６８ｔと先端部７０ｔが閉状態となっている閉じ位置と、図４（Ｂ）に示すように開状態となっている開き位置との間で互いの姿勢を変える。第１アーム６８と第２アーム７０との間には、第１アーム６８と第２アーム７０との姿勢を閉じ位置に付勢するバネ（図示無し）が設けられている。

【0044】

第１端子５５ａ（図３参照）及び第１端子５５ｂは、第１アーム６８に設けられている。第１端子５５ａと第１端子５５ｂとの距離は、入力端子２１ａと入力端子２１ｂとの距離に基づいて設定される。第２端子６１ａ（図３参照）、第２端子６１ｂ、及び出力供給端子６１ｃは、第２アーム７０に設けられている。出力供給端子６１ｃと第２端子６１ａ（図３参照）と第２端子６１ｂとの各距離は、電源接続用端子２２ｃと出力端子２２ａと出力端子２２ｂとの各距離に基づいて設定される。これにより、図４（Ｂ）に示すように先端部６８ｔと先端部７０ｔとにフォトカプラ１１が挟持された場合に、第１端子５５ａと入力端子２１ａ、第１端子５５ｂと入力端子２１ｂ、出力供給端子６１ｃと電源接続用端子２２ｃ、第２端子６１ａ（図３参照）と出力端子２２ａ、及び、第２端子６１ｂと出力端子２２ｂは、それぞれ接続する。このようにして、入力側回路ユニット５１は発光部２５に、出力側回路ユニット５２は受光部２６に、それぞれ導通する。

【0045】

連結部材は、入力側回路ユニット５１を発光部２５に、出力側回路ユニット５２を受光部２６に、それぞれ導通させる部材であれば、クリップ６７に限定されない。例えば、回路チップ２０に嵌合することにより回路チップ２０と連結する部材であってもよい。

【0046】

上記構成の作用を説明する。まず、フォトカプラ１１が劣化しているか否かの判断基準を設定する。発光部と受光部とを備えるフォトカプラ１１等の信号伝達装置の劣化の多くは、発光部の劣化である。特に、基準クロック、データクロック、及びエンド信号の中でも基準クロックに備えられるフォトカプラ１１は、データクロック及びエンド信号に備えられるフォトカプラ１１よりも、発光部２５が劣化しやすい。これは、発光ダイオード３１の発光のオンとオフとの繰り返しがより多く、及び／または、発光時間の合計時間がより長いからである。そこで、発光ダイオード３１の劣化を、フォトカプラ１１の劣化として診断する。

【0047】

診断対象としているフォトカプラ１１と同型（メーカ及び型式が同じ）、かつ、既に劣化して故障と認められているフォトカプラを、基準値設定用フォトカプラとして特定する。基準値設定用フォトカプラは、診断対象としているフォトカプラと同じ基板１２に実装されているものでもよいし、他の基板に実装されているものでもよいし、あるいは、既に交換対象として取り外されたものでもよい。基準値設定用フォトカプラの回路チップを、劣化診断装置１５のクリップ６７で挟持し、発光部へ第１電源５６から第１電流を供給し、受光部へ第２電源６５から駆動電圧を供給する。第１電源５６から供給する第１電流を、調節回路５７の可変抵抗５７ｂにより増減させる。この場合、第１電流は漸減するよりも、漸増する方がヒステリシス特性の観点で好ましい。そこで、本例でも第１電流を漸増させている。

【0048】

第１電流を発光部へ供給することにより発光ダイオードは発光し、第１電流を漸増させることにより、発光ダイオードの発光量が増える。発光ダイオードからの光は、出力側回路ユニット５２のフォトダイオード３５により受光され、電気信号に変換される。フォトダイオード３５からの電流は、アンプ３６により増幅され、トランジスタ３７に送られる。

【0049】

前述の出力側測定部により、受光部の出力電圧が測定される。出力電圧は、受光部のオフ状態とオン状態とで明らかに異なる。オフ状態では相対的に高い値、オン状態では相対的に低い値であり、これらの出力電圧の差は容易に判別できるほど大きい。具体的には、オン状態での出力電圧は、オフ状態の出力電圧の２０％以下になる。例えば、この例では、受光部がオフ状態の場合には、出力電圧が例えば２．５Ｖ以上と高い値として電圧計６６により検出される。発光ダイオードの発光量が増加し、受光部がオフ状態からオン状態に切り替わった場合に、出力電圧は急激に低下し、高くても０．５Ｖ、すなわち０．５以下の検出値で電圧計６６により検出される。このように出力電圧が急激に低下したときの第１電流の値が、受光部のオンに要する発光量のための電流値（以下、発光最低値と称する）として、電流計５８により検出される。発光最低値は、発光ダイオードの劣化が進むほど大きくなる。

【0050】

劣化の基準値（以下、劣化判定基準値と称する）は、基準値設定用フォトカプラのデータシートなどに記載されている最小の電流値よりも高い値、かつ、上記の発光最低値よりも低い値に、設定する。例えば、基準値設定用フォトカプラの発光最低値の５％以上１５％以下（例えば１０％）の値を余裕分として基準値設定用フォトカプラの発光最低値から減算し、この減算により求めた値を劣化判定基準値とする。

【0051】

上記余裕分は、フォトカプラ１１の個体ごとのばらつき（個体差）、及び劣化の進行速度などを考慮した電流値であり、例えば以下の方法で求めてもよい。連続稼働する生産設備では定期的に設備を点検整備する場合が多いため、点検整備毎に、診断対象であるフォトカプラ１１の発光最低値を、上記と同様の方法で求めておく。このようにして求めた発光最低値の推移から、劣化の進行度合いを把握する。そして、次回の点検整備までに見込まれる劣化の進行分を見込み、見込み量に基づいて余裕分を決定する。このようにして余裕分を求め、基準値設定用フォトカプラの発光最低値から減算することで劣化判定基準値とすることができる。例えば、１年間で発光最低値が最大１０％増加することが把握できた場合、かつ、次回の点検整備が１年後である場合には、見込み量である１０％分の電流値を余裕分として、基準値設定用フォトカプラの発光最低値から減算し、減算して求めた値を劣化判定基準値とするとよい。なお、劣化判定基準値は、厳格に上記の値にする必要はなく、数値として区切りがよい値にしてよい。

【0052】

なお、市販のフォトカプラの多くは、データシートの仕様において最大の電流値は１０ｍＡ、基準電圧が５Ｖとなっている。このようなフォトカプラの場合に、「出力電圧が急激に低下」とは、第１電流の変化量１ｍＡ当たり、出力電圧が２Ｖ以上低下した場合を意味する。

【0053】

本例では、基準値設定用フォトカプラのデータシートに記載されている最小の電流値が１ｍＡであり、発光最低値が４．５０ｍＡである。また、発光最低値の１０％を上記余裕分としている。そこで、４．５０ｍＡ－０．４５ｍＡにより４．０５ｍＡと算出した値よりも小さく、かつ数値として区切りがよい４．０ｍＡを、劣化判定基準値として設定している。このようにして、劣化判定基準値を、フォトカプラ１１が劣化しているか否かの判断基準として設定する（図５参照）。

【0054】

劣化の診断の対象であるフォトカプラ１１を、使用（駆動）を停止した状態、すなわち基板１２からフォトカプラ１１への電気信号の供給を停止した状態にする。この状態で、クリップ６７により、基板１２に実装されている状態のフォトカプラ１１の回路チップ２０を挟持する。これにより、入力端子２１ａ，２１ｂ、出力端子２２ａ，２２ｂ、及び電源接続用端子２２ｃに、第１端子５５ａ，５５ｂ、第２端子６１ａ，６１ｂ、及び電圧供給端子６１ｃが接続し（接続工程）、劣化診断装置１５はフォトカプラ１１に電気的に接続される。

【0055】

フォトカプラ１１に電流を供給した場合には、フォトカプラ１１から基板１２へ流れる電流（以下、戻り電流と称する）が多少なりともある。そこで、内部回路３９Ａと入力端子２１ａとの間に電流計（図示無し）を接続し、戻り電流を測定しておくことが好ましく、本例でも測定している。戻り電流は、第１電源５６から発光部２５へ第１電流を供給し、上記のように内部回路３９Ａと入力端子２１ａとの間に備えた電流計により測定する。戻り電流を測定する場合の第１電流は、本例では４ｍＡとしているが、この例に限られない。戻り電流を測定する場合の第１電流はフォトカプラ１１のデータシートに記載される定格電流値以内で設定すればよい。そして、（フォトカプラ１１への電流）：（戻り電流）で求める分流比がわかればフォトカプラ１１へ流れる第１電流が求められる。例えば、上記分流比が９９：１である場合には、第１電流のうち９９／１００分が、フォトカプラ１１へ流れていることになる。

【0056】

戻り電流が極めて少ない場合、具体的には、０．１ｍＡ以下である場合には、この戻り電流は無視し、戻り電流を０（ゼロ）ｍＡと見なしてよい。本例では０．１ｍＡ未満であるので、０ｍＡと見なしている。戻り電流が多い場合、すなわち０．１ｍＡよりも大きい場合についての詳細は後述する。

【0057】

基準値設定用フォトカプラにおける発光最低値を求めた場合と同様にして、フォトカプラ１１における発光最低値を求める。すなわち以下である。発光部２５へ第１電源５６から第１電流を供給し、受光部２６へ第２電源６５から駆動電圧を供給する。第１電源５６から供給する第１電流を、調節回路５７の可変抵抗５７ｂにより増減させる。この場合、第１電流は漸減するよりも、漸増する方が前述の通り好ましく、本例でも漸増させている。

【0058】

第１電流を発光部２５へ供給することにより発光ダイオード３１は発光し、第１電流を漸増させることにより発光ダイオード３１の発光量が増える。受光部２６の出力電圧は、前述の出力側測定部により測定される。受光部２６がオフ状態では、受光部２６の出力電圧が本例では２．５Ｖ以上という高い値として電圧計６６により検出される。発光ダイオード３１の発光量が増加し、受光部２６がオフ状態からオン状態に切り替わった場合に出力電圧は急激に低下し、高くても０．５、すなわち０．５以下（オフ状態の２０％以下）の検出値で電圧計６６により検出される。このように出力電圧が急激に変化したときの第１電流の値が、発光に要する発光最低値として、電流計５８により検出され、特定される（特定工程）。

【0059】

なお、前述の戻り電流が多い場合、すなわち０．１ｍＡよりも大きい場合には、上記の特定工程で求めた第１電流から戻り電流を減算し、減算により求めた値を、フォトカプラ１１の発光最低値とする。

【0060】

フォトカプラ１１の発光最低値と、基準値設定用フォトカプラを用いて求めた劣化判定基準値とを比較し、フォトカプラ１１が劣化しているか否かを診断する（診断工程）。具体的には、フォトカプラ１１の発光最低値が、劣化判定基準値以上である場合（図５（Ａ）参照）には、フォトカプラ１１は「劣化している」と診断され、新品に交換される。フォトカプラ１１の発光最低値が、劣化判定基準値未満である場合（図５（Ｂ）参照）には、フォトカプラ１１は、「劣化していない」と診断され、再び使用に供される。なお、「劣化していない」と診断された場合でも、次回の劣化診断までの期間が長く予定されている場合には、新品と交換しても構わない。

【0061】

上記によると、フォトカプラ１１は、基板アセンブリ１０として基板１２に実装されている状態で、劣化が容易に診断される。

【符号の説明】

【0062】

１０ 基板アセンブリ
１１ フォトカプラ
１２ 基板
５０ 劣化診断装置
２０ 回路チップ
２１ａ，２１ｂ 入力端子
２２ａ，２２ｂ 出力端子
２２ｃ 電源接続用端子
２５ 発光部
２６ 受光部
３１ 発光ダイオード
３５ フォトダイオード
３６ アンプ
３７ トランジスタ
３９Ａ，３９Ｂ 内部回路
５１ 入力側回路ユニット
５２ 出力側回路ユニット
５５ａ，５５ｂ 第１端子
５６ 第１電源
５７ 調節回路
５７ａ 固定抵抗
５７ｂ 可変抵抗
５８ 電流計
６１ａ，６１ｂ 第２端子
６１ｃ 電圧供給端子
６４ 抵抗
６５ 第２電源
６６ 電圧計
６７ クリップ
６８ 第１アーム
６８ａ 突出部
６８ｔ 先端部
６９ 軸棒
７０ 第２アーム
７０ａ 突出部
７０ｔ 先端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】