JP2018044783A - 気密試験用マスキング治具 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ係合による封止の高い信頼性を得ながら、封止状態に至るまでのねじ込み回転に要する作業負荷を軽減する。【解決手段】先端部を本体２の径方向に互いに近接及び離間するように移動可能に本体２に保持された複数のクランプ部材４ａ，４ｂと、可動子３のマスキングゴム１７を配管固定部５２に当接させた状態での本体２の配管固定部５２への押し付けに伴う本体２と可動子３との相対移動を、複数のクランプ部材４ａ，４ｂの先端部の相対近接移動に変換するように構成された駆動機構と、を備え、本体２の押し付けに伴い、雌ねじ部２２と雄ねじ部５３とがねじ係合するクランプ状態が実現され、当該クランプ状態からの本体２の回転によって、配管固定部５２の開口端の封止状態が実現される。【選択図】図３

Description

本発明は、気密試験対象物の内外を連通させる筒状体に取り付けることで、この筒状体の開口端を封止するように構成された気密試験用マスキング治具に関する。

エンジンに高圧燃料を供給するための燃料デリバリパイプのように、気密性を要する中空の装置では、気密試験を行うことが必要な場合がある。気密試験は、気密性が要求される気密試験対象物の内部空間にエアを充填して、エアの圧力の低下を測定してエアの漏れの有無やエアの漏れ量を検査することで行われている。この気密試験の際には、気密試験対象物の内外を連通させる筒状体を密閉状に封止（マスキング）するために、マスキング治具が用いられている。筒状体がその外周に雄ねじ部を有する場合には、マスキング治具としては、筒状体を封止すべきシール部と、筒状体の雄ねじ部にねじ係合すべき雌ねじ部を有する有底キャップ状の本体を有するものが用いられる。作業者は、マスキング治具の本体の雌ねじ部を、筒状体の雄ねじ部とねじ係合させ、シール部が筒状体に押し当たるまで本体を回転させて筒状体を封止する。

ねじ係合によって封止の信頼性を得るには、ねじ込みの回数を多くすることが有効である。しかし、封止に必要なねじ込みの回数が多いことは、とくにマスキング治具の取り付け及び取り外しを手作業で行う場合には、大きな作業負荷につながる。

マスキング治具の取り付けの作業負荷を軽減するために、特許文献１が開示する治具は、気密試験に用いられる流体圧によって、摺動部材を検査対象物に向かって移動させて封止を行うようにしている。

特許文献２が開示する治具は、気密試験対象物の筒状体に挿入されるプラグ部の周囲に、膨張収縮可能な筒状のシール用袋を設けると共に、本体に設けられたレバー部材に内蔵されたポンプ用袋をシール用袋に接続し、レバー部材を作業者が操作することで、ポンプ用袋によってシール用袋を膨張させ、これによってプラグ部と筒状体との間を封止している。

特開２０１６−６５７３８号公報 実開昭６１−２１９４６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の治具では、筒状体と治具とのねじ係合が行われないため、ねじ係合による封止の高い信頼性を得ることができない。

そこで本発明は、ねじ係合による封止の高い信頼性を得ながら、封止状態に至るまでのねじ込み回転に要する作業負荷を軽減することを目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明に係るマスキング治具は、
気密試験対象物に設けられ外周に雄ねじ部を有し前記気密試験対象物の内外を連通させる筒状体に取り付けることで、前記筒状体の開口端を封止する気密試験用マスキング治具であって、
作業者に保持されるように構成された本体と、
前記筒状体の開口端を封止すべきシール部を備えた可動子であって、前記筒状体と近接及び離間する方向に前記本体に対し相対移動可能に前記本体に保持された可動子と、
前記雄ねじ部とねじ係合する雌ねじ部を先端部内側に備えた複数のクランプ部材であって、前記先端部を前記本体の径方向に互いに近接及び離間するように移動可能に前記本体に保持された複数のクランプ部材と、
前記可動子の前記シール部を前記筒状体に当接させた状態での前記本体の前記筒状体への押し付けに伴う前記本体と前記可動子との相対移動を、前記複数のクランプ部材の先端部の相対近接移動に変換するように構成された駆動機構と、を備え、
前記押し付けに伴い、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部とがねじ係合するクランプ状態が実現され、当該クランプ状態からの前記本体の回転によって、前記筒状体の前記開口端の封止状態が実現されることを特徴とする。

本発明では、筒状体にシール部を当接させた状態で、本体を筒状体へ押し付けると、可動子は筒状体からの反力を受けて、本体に対し相対移動する。この本体と可動子との相対移動に伴い、駆動機構によって、クランプ部材の雌ねじ部と、筒状体の雄ねじ部とがねじ係合するクランプ状態が実現される。したがって、このクランプ状態から本体をねじ込み方向に回転させることにより、ねじ込みの全行程を回転によって行う場合に比して少ない回転数で、筒状体の開口端の封止状態を実現することができる。このようにして本発明では、ねじ係合による封止の高い信頼性を得ながら、封止状態に至るまでのねじ込み回転に要する作業負荷を軽減することができる。

本発明の実施形態に係るマスキング治具を示す斜視図である。 マスキング治具の内部構造を示す一部切欠した斜視図である。 マスキング治具のアンクランプ状態の断面を示す正面図である。 マスキング治具のクランプ状態の断面を示す正面図である。 マスキング治具の使用状態を示す正面図である。

本発明の実施形態につき、以下に図面に基づいて説明する。図５において、本発明の実施形態に係るマスキング治具１は、気密試験対象物である燃料デリバリパイプ５０の気密試験を行うために用いられる。燃料デリバリパイプ５０は、燃料ポンプから供給される燃料を、エンジンの気筒数に応じた複数（例えば４本）の燃料インジェクタ６０に分配するように構成されている。燃料デリバリパイプ５０は、燃料インジェクタ６０を固定するための中空の本体５１と、不図示の燃料配管を固定するための配管固定部５２とを一体的に備えている。配管固定部５２は、本体５１の内外を連通させるように筒状をなしており、その外周面には、燃料配管を不図示のフレアナットで固定するための雄ねじ部５３を有する。配管固定部５２は、本発明における筒状体を構成する。本体５１はまた、不図示の燃圧センサを固定するための燃圧センサ固定部５４を有する。気密試験を実施する際には、マスキング治具１は、以下に述べるとおり、配管固定部５２にねじ係合によって固定されて、配管固定部５２の開口端を封止する。他方、気密試験を実施する際には、加圧空気を供給するためのエアノズル７０が燃圧センサ固定部５４に固定される。

図１及び図２において、本発明の実施形態に係るマスキング治具１は、作業者に保持されるように構成された本体２と、本体２に対し相対移動可能に本体２に保持された可動子３と、本体２に保持された一対のクランプ部材４ａ，４ｂとを備えている。

本体２は、ハンドル１１及びケーシング１２を備えている。ハンドル１１は、作業者が手で掴んでマスキング治具１の全体を回転させるのに適した形状、例えば短円柱形に構成されている。ケーシング１２は概ね円筒形であって、その下端が開口している。

可動子３は、互いに平行に配置された一対の平板状のベースプレート１３を備えている。図３に示されるように、各ベースプレート１３の上端部の近傍には、長孔２０が形成されている。ベースプレート１３の下端部には、クランプ部材４ａ，４ｂのねじ込み回転方向の移動を規制するための鍔部１３ａと、短円柱形のヘッド部１３ｂとが一体的に設けられている。さらにベースプレート１３の上端部には、ケーシング１２の内部形状に概ね合致した円盤部１３ｃが設けられている。

ベースプレート１３のヘッド部１３ｂには、保持器付スラスト針状ころ１４、スラストワッシャ１５、ゴム受け台１６、マスキングゴム１７、及びキャップ１８が設置されている。ゴム受け台１６は、円盤状の本体の中心に軸部を固定したものであり、軸部がマスキングゴム１７の中心孔に挿入される。マスキングゴム１７は、本発明におけるシール部を構成する。マスキングゴム１７の下端面と配管固定部５２の先端面との間、及びマスキングゴム１７の上端面とゴム受け台１６の本体との間が、それぞれシール面とされる。キャップ１８は、スプリングピン１９によりヘッド部１３ｂに固定されている。キャップ１８の先端に設けられた開口部１８ａから、マスキングゴム１７の端面が外部に露出させられる。保持器付スラスト針状ころ１４及びスラストワッシャ１５は、スラスト針状ころ軸受を構成しており、封止の際のマスキングゴム１７のねじれを抑制する。

一対のクランプ部材４ａ，４ｂは、両者をもって燃料デリバリパイプ５０の配管固定部５２を、本体２の径方向に挟み込むように構成されている。図１に示されるように、クランプ部材４の図中下端部には、配管固定部５２の外周面の形状に相補的に対応した内周面を有する概ね弧状のグリップ部２１が形成されている。グリップ部２１は本発明における先端部を構成する。グリップ部２１の内周面には、配管固定部５２の雄ねじ部５３とねじ係合するように構成された雌ねじ部２２が形成されている。

クランプ部材４ａ，４ｂの図２，３中上側の部分は平板状のベースプレート２３（図３参照）とされている。これらベースプレート２３は、可動子３の一対のベースプレート１３の間に配置されている。ベースプレート２３の上端部には、長孔２４ａ，２４ｂが形成されている。図３中右側のクランプ部材４ａには、図中下側すなわち配管固定部５２に向かうほど図中左側に移行するように傾斜した長孔２４ａが形成されている。図３中左側のクランプ部材４ｂには、図中下側すなわち配管固定部５２に向かうほど図中右側に移行するように傾斜した長孔２４ｂが形成されている。

可動子３とクランプ部材４ａ，４ｂとを貫いて、スプリングピン３０が固定されており、このスプリングピン３０を中心として、可動子３とクランプ部材４ａ，４ｂとが、互いに旋回可能とされていると共に、本体２の軸方向に一体に移動可能となっている。他方、本体２のケーシング１２を貫いてピン３１が止め輪３１ａ（図１参照）で固定されており、このピン３１は、可動子３の長孔２０と、クランプ部材４ａ，４ｂの長孔２４ａ，２４ｂとを貫通している。これらスプリングピン３０、ピン３１及び長孔２０，２４ａ，２４ｂは、可動子３のマスキングゴム１７（シール部）を配管固定部５２（筒状体）に当接させた状態での本体２の配管固定部５２への押し付けに伴う本体２と可動子３との相対移動を、クランプ部材４ａ，４ｂのグリップ部２１の本体２の径方向の相対近接移動に変換するように構成された駆動機構を構成する。

本体２のケーシング１２の内周面１２ａの寸法は、クランプ部材４ａ，４ｂが閉じた姿勢（図３参照）になったときに、クランプ部材４ａ，４ｂの側端面２３ａ（図４参照）が協働して形成する寸法Ａと概ね一致するように設定されている。

以上のとおり構成された本実施形態のマスキング治具１の動作について説明する。図３において、いまマスキング治具１は、クランプ部材４ａ，４ｂの雌ねじ部２２と配管固定部５２の雄ねじ部５３とがねじ係合していないアンクランプ状態となっている。このアンクランプ状態では、可動子３及びクランプ部材４ａ，４ｂは、自重によりそれらの可動範囲の最も低い高さ位置に移動している。このため、本体２のケーシング１２を貫いているピン３１は、長孔２０，２４ａ，２４ｂの中で最も高い点に位置しており、このためピン３１と長孔２４ａ，２４ｂとの相互作用により、クランプ部材４ａ，４ｂは両者の相対角度が最大となる開位置となっている。すなわち、ピン３１と長孔２４ａ，２４ｂとの相互作用により、可動子３の自重による下降が、クランプ部材４ａ，４ｂの開動作に変換される。

ここで、作業者が、配管固定部５２にマスキングゴム１７を当接させた状態で、本体２を配管固定部５２へ押し付けると、図４に示されるように、可動子３は配管固定部５２からの反力を受けて、本体２に対し本体２の軸方向に、かつ本体２の内部に入り込む側に相対移動する。この本体２と可動子３との相対移動に伴い、図４に示されるように、駆動機構によって、クランプ部材４ａ，４ｂの雌ねじ部２２と、配管固定部５２の雄ねじ部５３とがねじ係合するクランプ状態が実現される。すなわち、本体２に対する可動子３の上昇に伴い、スプリングピン３０を介してクランプ部材４ａ，４ｂも本体２に対して上昇するが、ピン３１と長孔２４ａ，２４ｂとの相互作用により、本体２に対するクランプ部材４ａ，４ｂの姿勢、ひいてはクランプ部材４ａ，４ｂが相互になす角度が、閉方向に変化する。このため、このような本体２の配管固定部５２への押し付けに伴い、雌ねじ部２２と雄ねじ部５３とがねじ係合するクランプ状態が実現される。

そして作業者が、このクランプ状態から、本体２をその長手方向軸を中心にねじ込み方向に回転させると、この回転によって、配管固定部５２の開口端の封止状態が実現される。このとき、クランプ部材４ａ，４ｂの側端面２３ａとケーシング１２の内周面１２ａとの相互作用により、クランプ部材４ａ，４ｂの開方向の移動が抑制される。

ここで、本実施形態では、クランプ状態から本体２をねじ込み方向に回転させることにより、ねじ込みの全行程を回転によって行う場合に比して少ない回転数で、配管固定部５２の開口端の封止状態を実現することができる。すなわち、クランプ状態が成立した時点で、配管固定部５２の先端面はマスキングゴム１７に当接しており、且つクランプ部材４ａ，４ｂの雌ねじ部２２と、配管固定部５２の雄ねじ部５３とのねじ係合が成立しているため、その時点から封止状態に至るまでの本体２のねじ込みに要する回転量は、マスキングゴム１７の弾性変形による反発力に起因する本体２のねじ込み回転への抵抗力が、あらかじめ想定されている本体２のねじ込み回転トルクに達するまで（すなわち本体２のねじ込み回転が実質的に規制されるまで）のわずかな角度にすぎない。

例えば、本発明による改良前のマスキング治具による場合には、ねじ係合による封止の高い信頼性を得るための係合深さＢ（図４参照）を得るには、その係合深さＢにわたる本体２のねじ込みを行う必要があり、その場合の回転数は例えば１１回転であり、その所要時間は８秒程度であった。これに対し、本実施形態では、この係合深さＢにわたる係合のうち、クランプ状態に至るまでの係合深さｂ１にわたる係合を、本体２のねじ込みを行うことなく、配管固定部５２への押し付けのみによって得ることができ、そこから封止状態に至るまでの係合深さｂ２を得るために要する本体２のねじ込み回転数はわずか０．５回転であり、配管固定部５２への押し付けの開始から封止状態の成立までの全体の所要時間は３秒程度である。

また、本体２をねじ戻し方向に回転させることにより、駆動機構によって、クランプ部材４ａ，４ｂの雌ねじ部２２と配管固定部５２の雄ねじ部５３とがねじ係合しないアンクランプ状態が実現される。したがって、ねじ戻しの全行程を回転によって行う場合に比して少ない回転数で、マスキング治具１と配管固定部５２とのねじ係合を解除することができる。

以上のとおり、本実施形態では、可動子３のマスキングゴム１７を配管固定部５２に当接させた状態での本体２の配管固定部５２への押し付けに伴う本体２と可動子３との相対移動を、複数のクランプ部材４ａ，４ｂの先端部２１の相対近接移動に変換するように構成された駆動機構を備え、この押し付けに伴い、雌ねじ部２２と雄ねじ部５３とがねじ係合するクランプ状態が実現され、当該クランプ状態からの本体２の回転によって、配管固定部５２の開口端の封止状態が実現されることとした。このため、本実施形態では、配管固定部５２にマスキングゴム１７を当接させた状態で、本体２を配管固定部５２へ押し付けると、可動子３は配管固定部５２からの反力を受けて、本体２に対し相対移動するところ、この本体２と可動子３との相対移動に伴い、駆動機構によって、クランプ部材４ａ，４ｂの雌ねじ部２２と、配管固定部５２の雄ねじ部５３とがねじ係合するクランプ状態が実現される。したがって、このクランプ状態から本体２をねじ込み方向に回転させることにより、ねじ込みの全行程を回転によって行う場合に比して少ない回転数で、配管固定部５２の開口端の封止状態を実現することができる。したがって、ねじ係合による封止の高い信頼性を得ながら、封止状態に至るまでのねじ込み回転に要する作業負荷を軽減し、併せて作業時間を短縮することができる。

本発明の実施形態は上記実施形態及び変形例のみに限られず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。例えば、本発明における駆動機構は上記実施形態の構成に限られず、他の態様のカム機構やリンク機構を広く含む。クランプ部材は３つ以上であっても良い。可動子３は自重により下降することで、クランプ部材４ａ，４ｂを開状態にするように構成したが、可動子３を本体２のケーシング１２から図３中下方に突出するように付勢するためのコイルばねなどの付勢部材を設けても良く、この場合にはマスキングゴム１７を上に向けた姿勢での作業であっても円滑に行うことができる。

雄ねじ部は、筒状体の全長にわたって形成されている必要はなく、雌ねじ部はクランプ部材４ａ，４ｂのグリップ部２１の内周面の軸方向の全長にわたって形成されている必要はなく、いずれも、クランプ状態における雌ねじ部との係合から、本体の回転によって封止状態に移行する動作を保障でき、且つ封止に必要な信頼性が得られる範囲において形成されていれば、軸方向長さの一部のみにわたって形成されていても良い。

本発明に係るマスキング治具が適用される気密試験対象物は、燃料デリバリパイプに限られず、トランスミッションケース等の気密性が要求される他の中空状のワーク（被検査物）についても広く適用することができる。

１ マスキング治具
２ 本体
３ 可動子
４ａ，４ｂ クランプ部材
１７ マスキングゴム（シール部）
２１ グリップ部（先端部）
２２ 雌ねじ部
５０ 燃料デリバリパイプ（気密試験対象物）
５２ 配管固定部（筒状体）
５３ 雄ねじ部

Claims (1)

1. 気密試験対象物に設けられ外周に雄ねじ部を有し前記気密試験対象物の内外を連通させる筒状体に取り付けることで、前記筒状体の開口端を封止する気密試験用マスキング治具であって、
   作業者に保持されるように構成された本体と、
   前記筒状体の開口端を封止すべきシール部を備えた可動子であって、前記筒状体と近接及び離間する方向に前記本体に対し相対移動可能に前記本体に保持された可動子と、
   前記雄ねじ部とねじ係合する雌ねじ部を先端部内側に備えた複数のクランプ部材であって、前記先端部を前記本体の径方向に互いに近接及び離間するように移動可能に前記本体に保持された複数のクランプ部材と、
   前記可動子の前記シール部を前記筒状体に当接させた状態での前記本体の前記筒状体への押し付けに伴う前記本体と前記可動子との相対移動を、前記複数のクランプ部材の先端部の相対近接移動に変換するように構成された駆動機構と、を備え、
   前記押し付けに伴い、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部とがねじ係合するクランプ状態が実現され、当該クランプ状態からの前記本体の回転によって、前記筒状体の前記開口端の封止状態が実現されることを特徴とする気密試験用マスキング治具。

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