JP2013024560A - ハニカム構造体の検査方法、ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高精度でハニカム構造体の検査を行なうことができるハニカム構造体の検査方法、製造方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】柱状のハニカム構造体７０の検査方法において、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに対して第１の角度から光源１１０より光を照射しつつハニカム構造体７０の側面７０Ｓをカメラ１００により検査する工程と、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに対して第１の角度とは異なる第２の角度から光源１１０より光を照射しつつハニカム構造体７０の側面７０Ｓをカメラ１００により検査する工程とを含む。ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに生じたクラック７０ｃｒや凹み７０ｄや欠け７０ｃｈ等の欠陥は、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに対する光の照射角度によって、測定のし易さがそれぞれ大きく異なる。そのため、より高精度でハニカム構造体７０の検査を行なうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカム構造体の検査方法、ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体の検査装置に関し、特にハニカム構造体の側面を検査するハニカム構造体の検査方法、ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体の検査装置に関する。

従来より、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）として用いられるハニカムフィルタの欠陥検査方法が知られている。例えば、特許文献１には、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体からなるハニカム構造体の検査方法であって、基準面と、当該基準面に垂直に設けられたレールと、当該レールに沿って移動する探針からなる測定子とを備えた接触式計測機を準備し、基準面にハニカム構造体の一方の端面を接触させ、測定子を基準面に近づける方向に移動せしめてハニカム構造体の他方の端面に探針を接触させることにより、ハニカム構造体の長手方向の形状を計測するハニカム構造体の検査方法が開示されている。

特開２００７−２５６２６３号公報

しかしながら、従来の方法では、欠陥の検出精度が十分では無い。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、より高精度でハニカム構造体の検査を行なうことができるハニカム構造体の検査方法及びハニカム構造体の検査装置を提供することを目的とする。

ハニカム構造体の検査方法であって、ハニカム構造体の表面に対して第１の角度から光を照射しつつハニカム構造体の表面を検査する第１工程と、ハニカム構造体の表面に対して第１の角度とは異なる第２の角度から光を照射しつつハニカム構造体の表面を検査する第２工程とを含むハニカム構造体の検査方法である。

この構成によれば、ハニカム構造体の検査方法において、ハニカム構造体の表面に対して第１の角度から光を照射しつつハニカム構造体の表面を検査する第１工程と、ハニカム構造体の表面に対して第１の角度とは異なる第２の角度から光を照射しつつハニカム構造体の表面を検査する第２工程とを含む。ハニカム構造体の表面に生じたクラックや凹みや欠け等の欠陥は、ハニカム構造体の表面に対する光の照射角度によって、その測定のし易さがそれぞれ大きく異なる。そのため、上記構成により、より高精度でハニカム構造体の検査を行なうことができる。

この場合、第１の角度は、ハニカム構造体の表面の法線に対して±５°以内の角度であり、第２の角度は、第１の角度に対して４０°〜５０°回転した角度であることが好適である。

この構成によれば、第１の角度は、ハニカム構造体の表面の法線に対して±５°以内の角度であり、第２の角度は、第１の角度に対して４０°〜５０°回転した角度である。ハニカム構造体の表面の法線に対して±５°以内の垂直に近い角度から光を照射した場合、ハニカム構造体表面のクラックを検出し易い。一方、上記第１の角度から４０°〜５０°回転した角度から光を照射した場合、ハニカム構造体表面の凹みや欠けを検出し易い。そのため、上記構成により、様々な種類の欠陥の検査をより高精度で行なうことができる。

また、第１工程は、柱状のハニカム構造体の側面に対して第１の角度から光を照射しつつハニカム構造体の表面を検査し、第２工程は、柱状のハニカム構造体の側面に対して第２の角度から光を照射しつつハニカム構造体の表面を検査することが好適である。

この構成によれば、特にハニカム構造体の側面に生じたクラックや凹みや欠け等の欠陥は、ハニカム構造体の側面に対する光の照射角度によって、その測定のし易さがそれぞれ大きく異なる。そのため、上記構成により、より高精度でハニカム構造体の検査を行なうことができる。

この場合、第１の角度は、ハニカム構造体の側面の法線に対してハニカム構造体の長手方向周りに±５°以内の角度であり、第２の角度は、第１の角度に対してハニカム構造体の長手方向周りに４０°〜５０°回転した角度であることが好適である。

特に柱状のハニカム構造体の側面の法線に対してハニカム構造体の長手方向周りに±５°以内の垂直に近い角度から光を照射した場合、ハニカム構造体側面のクラックを検出し易い。一方、上記第１の角度から柱状のハニカム構造体の長手方向周りに４０°〜５０°回転した角度から光を照射した場合、柱状のハニカム構造体側面の凹みや欠けを検出し易い。そのため、上記構成により、様々な種類の欠陥の検査をより高精度で行なうことができる。

また、本発明は、上記本発明のハニカム構造体の検査方法によってセルについての検査が行なわれたハニカム構造体について、所定の検査基準を満たすハニカム構造体を選別する選別工程を備えたハニカム構造体の製造方法である。

また、本発明は、ハニカム構造体の検査装置であって、ハニカム構造体の表面に対して、第１の角度と第１の角度とは異なる第２の角度とから光を照射することが可能な光源と、光源により第１の角度から光を照射されたハニカム構造体の表面と、光源により第２の角度から光を照射されたハニカム構造体の表面とを検査する検査手段とを備えたハニカム構造体の検査装置である。

この場合、第１の角度は、ハニカム構造体の表面の法線に対して±５°以内の角度であり、第２の角度は、第１の角度に対して４０°〜５０°回転した角度であることが好適である。

また、光源は、柱状のハニカム構造体の側面に対して、第１の角度と、第１の角度とは異なる第２の角度とから光を照射することが可能であり、検査手段は、光源により第１の角度から光を照射された柱状のハニカム構造体の側面と、光源により第２の角度から光を照射された柱状のハニカム構造体の側面とを検査することが好適である。

この場合、第１の角度は、ハニカム構造体の側面の法線に対してハニカム構造体の長手方向周りに±５°以内の角度であり、第２の角度は、第１の角度に対してハニカム構造体の長手方向周りに４０°〜５０°回転した角度であることが好適である。

本発明のハニカム構造体の検査方法、ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体の検査装置によれば、より高精度でハニカム構造体の検査を行なうことができる。

本発明の実施形態に係るハニカムフィルタの欠陥の検査装置の配置を示す平面図である。 （ａ）は封口前のハニカム構造体の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。 （ａ）は封口後の封口用マスクの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。 封口前検査における検査場所と検査対象となる欠陥の種類とを示す表である。 図１の装置でハニカム構造体側面のクラックを測定した際のカメラによる画像であり、（ａ）は光源角度４５°の画像であり、（ｂ）は光源角度０°の画像である。 図１の装置でハニカム構造体側面の凹みを測定した際のカメラによる画像であり、（ａ）は光源角度４５°の画像であり、（ｂ）は光源角度０°の画像であり、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。 図１の装置でハニカム構造体側面の凹み及び欠けを光源角度４５°として測定した際のカメラによる画像であり、（ａ）はカメラによる取得画像であり、（ｂ）は凹みの検出結果を示し、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図であり、（ｄ）は欠けの検出結果を示し、（ｅ）は（ｄ）の部分拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態のハニカム構造体の検査装置は、ＤＰＦ等に用いられるハニカム構造体の側面の欠陥の有無を検査するためのものである。図１に示すように、本実施形態のハニカム構造体の検査装置は、柱状のハニカム構造体７０の側面を撮像することが可能なカメラ１００を備えている。また、本実施形態のハニカム構造体の検査装置は、柱状のハニカム構造体７０の側面に対して法線方向（以下、光源角度０°とする）と、柱状のハニカム構造体７０の側面の法線方向からハニカム構造体７０の長手方向の軸周りに４５°回転した方向（以下、光源方向４５°とする）とから光を照射することが可能な光源１１０を備えている。

光源１１０は、光源角度０°の位置と光源角度４５°の位置とに２機の光源１１０が予め配置されているものでも良い。あるいは、光源１１０は、ハニカム構造体７０の長手方向の軸周りに自在に移動することにより、光の照射方向を変更可能なものでも良い。光源１１０の光の照射角度も、ハニカム構造体７０の側面の法線に対してハニカム構造体７０の長手方向周りに±５°以内の角度（以下、光源角度±５°とする）と、光源角度±５°からハニカム構造体７０の長手方向軸周りに４０°〜５０°回転した角度（以下、光源角度３５°〜５５°とする）との２つの角度に変更できるものであれば、厳密に光源角度０°及び４５°に変更するものでなくとも良い。また、光源１１０は３つ以上の角度からハニカム構造体７０に光を照射可能なものでも良い。また、カメラ１００も、ハニカム構造体７０の長手方向の軸周りに自在に移動可能なものとできる。例えば本実施形態では、カメラ１００は、光源角度３５°〜５５°の方向とは反対方向の−４５°±５°回転した角度に位置するものとできる（以下、カメラ角度−４５°±５°とする）。

ここで検査対象となるハニカム構造体について説明する。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るハニカム構造体７０は、上面７０Ｕ、下面７０Ｂ及び側面７０Ｓを有し、上面７０Ｕ及び下面７０Ｂに多数の貫通孔（セル）７０ａが略平行に配置された円柱体である。貫通孔７０ａの断面形状は、図２の（ｂ）に示すように正方形である。これらの複数の貫通孔７０ａは、ハニカム構造体７０において、端面から見て、正方形配置、すなわち、貫通孔７０ａの中心軸が、正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。貫通孔７０ａの断面の正方形のサイズは、例えば、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。

また、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、ハニカム構造体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１０〜３２０ｍｍとすることできる。

ハニカム構造体７０の材料は特に限定されないが、高温耐性の観点から、セラミクス材料が好ましい。例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、さらに、マグネシウム及びケイ素の少なくともいずれかを含むことができる。このような、ハニカム構造体７０は通常多孔質である。

ハニカム構造体７０は、後で焼成することにより上述のようなセラミック材料となるグリーン成形体（未焼成成形体）である。グリーン成形体は、セラミクス原料である無機化合物源粉末、メチルセルロース等の有機バインダ及び必要に応じて添加される添加剤を含む。

例えば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体の場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及びアナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、さらに、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末及び酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末の少なくともいずれかを含むことができる。

有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩を例示できる。添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤および可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。

なお、このようなハニカム構造体７０は、例えば、図２（ａ）（ｂ）に示したような正方形の貫通孔７０ａが正方形配置とされているハニカム構造体７０であれば、図３（ａ）（ｂ）に示すように、図２の（ｂ）の正方配置された複数の貫通孔７０ａのうち、互いに上下左右に隣接しない関係にある複数の貫通孔７０ａのみが封口材により封口される。ハニカム構造体７０のもう一方の端面では、一方の端面が封口されていない貫通孔７０ａのみが同様に封口材により封口される。

一般にＤＰＦ等に用いられるハニカム構造体７０の製造においては、図４に示すような貫通孔７０ａを封口する前の検査と、貫通孔７０ａを封口した後の検査とが行なわれる。本実施形態では、図４に示す、ハニカム構造体７０の側面のかど欠け、側面へこみ、側面クラック及びＩＤの刻印等の数字の読み取りの可否の検査が主な検査対象となる。

以下、本実施形態の検査装置及び検査方法の手順と作用とについて説明する。まず、図５（ａ）（ｂ）に示すように、検査対象となるハニカム構造体７０の側面７０Ｓにクラック７０ｃｒが生じている場合について説明する。カメラ１００の角度は、カメラ角度−４５°とする。図５（ａ）に示すように、光源角度４５°では、クラックｃｒが段差を有しない場合は、カメラ１００で撮像されるクラックｃｒは不鮮明なものとなる。一方、図５（ｂ）に示すように、光源角度０°では、クラックｃｒが段差を有しない場合は、カメラ１００で撮像されるクラックｃｒは極めて鮮明なものとなる。すなわち、クラック７０ｃｒに対しては、光源角度０°付近で光を照射することにより、段差を有しないクラック７０ｃｒの検出感度を向上させることができる。逆に、段差を有するクラック７０ｃｒは光源角度０°で撮影される画像は不鮮明となり、光源角度４５°で撮影される画像は鮮明となる。

次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、検査対象となるハニカム構造体７０の側面７０Ｓに凹み７０ｄが生じている場合について説明する。カメラ１００の角度は、同様にカメラ角度−４５°とする。図６（ｂ）に示すように、光源角度０°では、カメラ１００で撮像される凹み７０ｄは不鮮明なものとなる。これは、図６（ｃ）に示すように、カメラ１００の撮像画像を拡大しても同様であることが判る。一方、図６（ａ）に示すように、光源角度４５°では、カメラ１００で撮像される凹み７０ｄは極めて鮮明なものとなる。すなわち、凹み７０ｄに対しては、光源角度４５°付近で光を照射することにより、凹み７０ｄの検出感度を向上させることができる。

ここで、光源角度４５°によりハニカム構造体７０の側面７０Ｓの欠陥を検出する作用について説明する。図７（ａ）に示すように、光源角度４５°により、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓの画像がカメラ１００により撮像される。図７（ｂ）に示すように、光源角度４５°では、凹み７０ｄは撮像画像中で極めて鮮明であり、図７（ｃ）に示すように撮像画像を拡大することにより、より凹み７０ｄの詳細な状態を検出することができる。また、図７（ｄ）に示すように、光源角度４５°では、欠け７０ｃｈも撮像画像中で極めて鮮明であり、図７（ｅ）に示すように撮像画像を拡大することにより、より欠け７０ｃｈの詳細な状態を検出することができる。

本実施形態では、柱状のハニカム構造体７０の検査方法において、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに対して第１の角度から光を照射しつつハニカム構造体７０の側面７０Ｓを検査する工程と、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに対して第１の角度とは異なる第２の角度から光を照射しつつハニカム構造体７０の側面７０Ｓを検査する工程とを含む。ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに生じたクラック７０ｃｒや凹み７０ｄや欠け７０ｃｈ等の欠陥は、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓに対する光の照射角度によって、その測定のし易さがそれぞれ大きく異なる。そのため、より高精度でハニカム構造体７０の検査を行なうことができる。

また、本実施形態では、第１の角度は、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓの法線に対してハニカム構造体７０の長手方向軸周りに±５°以内の角度であり、第２の角度は、第１の角度に対してハニカム構造体７０の長手方向軸周りに４０°〜５０°回転した角度である。ハニカム構造体７０の側面７０Ｓの法線に対してハニカム構造体７０の長手方向軸周りに±５°以内の垂直に近い角度から光を照射した場合、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓのクラック７０ｃｒを検出し易い。一方、上記第１の角度からハニカム構造体７０の長手方向軸周りに４０°〜５０°回転した角度から光を照射した場合、ハニカム構造体７０の側面７０Ｓの凹み７０ｄや欠け７０ｃｈを検出し易い。そのため、様々な種類の欠陥の検査をより高精度で行なうことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、上記実施形態においては、柱状のハニカム構造体７０の側面７０Ｓに対して光源１１０の角度を第１の角度と第２の角度とに変更して検査を行なう態様を中心に説明したが、本発明はハニカム構造体７０の側面７０Ｓを検査する態様に限定されない。例えば、本発明は、ハニカム構造体の上面７０Ｕ及び下面７０Ｂに対しても、同様に上面７０Ｕ及び下面７０Ｂの法線に対して±５°以内の第１の角度で光を照射し、第１の角度に対して４０°〜５０°回転した角度である第２の角度で光を照射することにより、検査を行なうことができる。

また、上記の工程は、検出精度を向上させるため、側面７０Ｓ、上面７０Ｕ及び下面７０Ｂのそれぞれに対して繰り返し行なっても良い。また、上記の工程は、側面７０Ｓ、上面７０Ｕ及び下面７０Ｂといった検査対象ごとに分けて行なっても良い。加えて、上記以外の工程が適宜追加されても良い。

７０…ハニカム構造体、７０ａ…貫通孔、７０Ｕ…上面、７０Ｓ…側面、７０Ｂ…下面、７０ｃｒ…クラック、７０ｄ…凹み、７０ｃｈ…欠け。

Claims (9)

1. ハニカム構造体の検査方法であって、
   前記ハニカム構造体の表面に対して第１の角度から光を照射しつつ前記ハニカム構造体の表面を検査する第１工程と、
   前記ハニカム構造体の表面に対して前記第１の角度とは異なる第２の角度から光を照射しつつ前記ハニカム構造体の表面を検査する第２工程とを含む、ハニカム構造体の検査方法。
2. 前記第１の角度は、前記ハニカム構造体の表面の法線に対して±５°以内の角度であり、
   前記第２の角度は、前記第１の角度に対して４０°〜５０°回転した角度である、請求項１に記載のハニカム構造体の検査方法。
3. 前記第１工程は、柱状の前記ハニカム構造体の側面に対して前記第１の角度から光を照射しつつ前記ハニカム構造体の表面を検査し、
   前記第２工程は、柱状の前記ハニカム構造体の側面に対して前記第２の角度から光を照射しつつ前記ハニカム構造体の表面を検査する、請求１に記載のハニカム構造体の検査方法。
4. 前記第１の角度は、前記ハニカム構造体の側面の法線に対して前記ハニカム構造体の長手方向周りに±５°以内の角度であり、
   前記第２の角度は、前記第１の角度に対して前記ハニカム構造体の長手方向周りに４０°〜５０°回転した角度である、請求項３に記載のハニカム構造体の検査方法。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカム構造体の検査方法によって前記セルについての検査が行なわれた前記ハニカム構造体について、所定の検査基準を満たす前記ハニカム構造体を選別する選別工程を備えたハニカム構造体の製造方法。
6. ハニカム構造体の検査装置であって、
   前記ハニカム構造体の表面に対して、第１の角度と、前記第１の角度とは異なる第２の角度とから光を照射することが可能な光源と、
   前記光源により前記第１の角度から光を照射された前記ハニカム構造体の表面と、前記光源により前記第２の角度から光を照射された前記ハニカム構造体の表面とを検査する検査手段とを備えたハニカム構造体の検査装置。
7. 前記第１の角度は、前記ハニカム構造体の表面の法線に対して±５°以内の角度であり、
   前記第２の角度は、前記第１の角度に対して４０°〜５０°回転した角度である、請求項６に記載のハニカム構造体の検査装置。
8. 前記光源は、柱状の前記ハニカム構造体の側面に対して、第１の角度と、前記第１の角度とは異なる第２の角度とから光を照射することが可能であり、
   前記検査手段は、前記光源により前記第１の角度から光を照射された柱状の前記ハニカム構造体の側面と、前記光源により前記第２の角度から光を照射された柱状の前記ハニカム構造体の側面とを検査する、請求項６に記載のハニカム構造体の検査装置。
9. 前記第１の角度は、前記ハニカム構造体の側面の法線に対して前記ハニカム構造体の長手方向周りに±５°以内の角度であり、
   前記第２の角度は、前記第１の角度に対して前記ハニカム構造体の長手方向周りに４０°〜５０°回転した角度である、請求項８に記載のハニカム構造体の検査装置。