JP3624745B2 - リークテスト装置のシール装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、両端が開放されている貫通孔として形成された空間の気密性を検査するリークテスト装置のシール装置に関し、さらに詳しくは、上記貫通孔の両端内周面をOリングでシールして密閉空間とした上でその空間の気密性を検査する際に使用されるシール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
所定のワークに形成された空間あるいは容器等の気密性を検査するリークテスト装置においては、検査対象となる空間部の口元部(開放端部)を何らかのかたちで封止もしくは閉塞する必要があり、例えば特開平9−159565号公報および特開平10−104112号公報等に記載されたシール装置が提案されている。
【0003】
従来の前者の技術では、図3に示すように、内燃機関のシリンダヘッド101とロッカカバー102とにまたがって形成された吸気ポート103のリークテストを行うにあたり、ポート104からの圧縮空気の導入によって膨張する弾性部材105のほか上部二箇所のOリング106,107によって吸気ポート103の一部を密閉空間Rとして隔成形成し、この空間Rにポート108から圧縮空気を導入して、特にシリンダヘッド101とロッカカバー102との間に介装されたガスケット部109に気密性不良がないかどうか検査することを基本としている。
【0004】
また、従来の後者の技術では、図4に示すように、容器201のリークテストを行うにあたり、挿入カバー部203とOリング当接部材204およびワーク当接部材205とからなる接続ヘッド202を容器201の筒状部206にかぶせ、上記挿入カバー部203とOリング当接部材204との相対変位に基づいてOリング207を拡径させて筒状部206をシールした後に、挿入カバー部203に形成された図示外のポートから容器201の内部にヘリウムガスを導入するようにしている。なお、図4では、右半部はOリング207によるシール前の状態を、左半部はOリング207によるシール後の状態をそれぞれ示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
その一方、図3に示した検査対象部位に類似したものとして、所定のワークに形成された貫通孔のごとき両端が開放された空間のうち特定の区間についてのみリークテストを行いたいという要請がある。
【0006】
この場合、図3に示した構造では、弾性部材105を貫通孔である吸気ポート103の内周面に圧接させているにもかかわらず、上部側のOリング107については吸気ポート103の上方の開口端面に圧接させるようにしているため、座面となるその開口端面が平坦でかつ所定の表面粗さ精度に仕上げられていることが必須条件となり、ワークの形状等によっては上記要請に応えることができない。しかも図3に示した構造では、弾性部材105およびOリング106,107以外にも複数のOリング110,111が必要となり、上記空間Rを完全密閉空間とするための構造が複雑化するとともにそのための工数が増加するほか、リークテスト結果の信頼性向上にも限界がある。
【0007】
また、図4に示した構造では、検査すべき空間の開放端が一箇所だけで貫通孔のように両端が開放されていないことを前提としているため、上記要請に応えるためにはほぼ同じ構造の二つの接続ヘッド202を用いて検査対象空間の両側から閉塞しなければならず、装置全体の複雑化とコストアップが余儀なくされる。
【0008】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、とりわけ簡単な構成で、しかもワークそのものの外観形状等に制約されることなく、貫通孔のごとき両端が開放された空間の特定区間について容易にそのリークテストを行えるようにしたシール装置を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、所定のワークに形成された貫通孔についてその軸心方向における特定区間のリークテストを行うにあたり、その特定区間の両端をシールして該特定区間を密閉空間とするためのシール装置であることを前提としている。
【0010】
その上で、アクチュエータにより進退駆動されて少なくとも先端部が前記貫通孔に挿入可能なプッシュロッドと、前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に内挿されるとともに前記密閉空間に所定の流体を供給するための流体供給孔が形成され、かつプッシュロッドから突出する先端部には貫通孔に挿入可能な大径のフランジ部が形成されたロッドと、前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに該プッシュロッドに対しロッドとともに弾性付勢されていて、かつ前記プッシュロッドを貫通孔に挿入する際にワークとの当接によりそのワークに対するロッドの移動を阻止するストッパと、前記プッシュロッドとフランジ部との間に挟まれるようにしてロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに、前記特定区間の長さに応じた長さと貫通孔に挿入可能な直径とを有し、かつ長手方向両端外周面にそれぞれにテーパ面が形成されたカラーと、このカラーに形成されて前記ロッド側の流体供給孔を貫通孔に臨ませるための補助流体供給孔と、前記ロッドの外周のうちプッシュロッドとカラーとの間および該カラーとフランジ部との間に前記カラー側のテーパ面に乗り上げるようにそれぞれに配置されたOリングとを備えている。
【0011】
そして、前記ストッパをワークに当接させた後になおも所定ストロークだけプッシュロッドをスライドさせることで各Oリングを拡径させて貫通孔の内周面に圧接させて、前記貫通孔のうち各Oリングで挟まれた特定区間を密閉空間としてシールするものであることを特徴としている。
【0012】
上記カラーの長さは、貫通孔のうちリークテストを行いたい部位すなわち密閉空間とするべき特定空間の軸方向長さに応じて設定される。また、前記ストッパは、例えば請求項2に記載のように、プッシュロッドを貫通孔に挿入する際に該貫通孔の開口端面に当接するものとする。
【0013】
したがって、この請求項1に記載の発明では、検査対象となる貫通孔に対して、プッシュロッドやカラーおよびOリング等を備えたロッドを所定の深さまで挿入した上、そのロッドとプッシュロッドおよびカラーとを軸心方向に相対移動させると、各Oリングがカラーのテーパ面によって拡径されて貫通孔の内周面に対してその内方から圧接するかたちとなる。これにより、貫通孔のうち二つのOリングで挟まれた空間が密閉空間となって、上記ロッドおよびカラーに形成された流体供給孔を通して所定の流体を封入することにより、その空間についてのリークテストを行うことができる。
【0014】
より具体的には、アクチュエータの働きによりプッシュロッドを貫通孔に挿入すると、やがてストッパがワークに当接して、それ以上の貫通孔に対するプッシュロッドの挿入が阻止される。これをもってカラーおよびその両側のOリングが貫通孔の内周の特定の位置に位置決めされる。プッシュロッドの挿入動作が停止してもなおもアクチュエータの作動を継続すると、そのプッシュロッドおよびカラーに対してロッドが軸心方向に相対移動し、結果としてプッシュロッドとカラーとの間およびカラーとフランジ部との間に介装されているOリングがそれぞれ拡径されて、貫通孔の内周面に圧接することによりその部分をシールすることになる。
【0015】
この場合、貫通孔に対してロッドを一方向から挿入するだけでOリングによる二箇所のシールを同時に行えることはもちろんのこと、Oリングはあくまで貫通孔の内周面にその径方向から圧接させるため、従来のように貫通孔の開口端面側にシールのための座面確保の必要がなくなる。
【0019】
【発明の効果】
請求項1,2に記載の発明によれば、ロッド等によって支持されたOリングを一旦貫通孔内に挿入した上で貫通孔自体の径方向に拡径させてシールするようにしているので、ワーク自体の外観形状等に制約されることなく、貫通孔のごとき両端が開放された空間のうち任意の特定の区間についてのみ完全密閉空間とすることが可能で、その部分のリークテストを容易に行える効果があるほか、ロッド等の一方向からの挿入のみによって二箇所のOリングを同時に拡径させてシールできるので、シール装置全体の構造を簡素化できる効果がある。
【0020】
しかも、上記空間のシールに関与しているのは二つのOリングだけであり、従来のようにそれ以外に別のシール部材等を必要としないので、シールのための構造の一層の簡素化とコストダウンを図ることができるほか、リークテスト結果の信頼性も併せて向上し、さらに上記特定空間の容積の大部分をカラーが占めることから、その空間へのリークテストのための流体封入量を著しく少なくすることができる効果がある。
【0021】
さらに、貫通孔に対するロッド等の挿入動作とそれに続くOリングの拡径動作とが共通のアクチュエータのはたらきによってなされることから、必要とするアクチュエータの数を減らしてシール装置全体の構造をより一層簡素化できる効果がある。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1,2は本発明に係るシール装置の好ましい実施の形態を示す構成説明図であって、図2の(B)に示すように、ワークWに形成されたストレート形状の貫通孔Pについてリークテストを行う場合に使用されるシール装置を示している。
【0024】
図1に示すように、このシール装置は、大別して、直動型のアクチュエータである油圧シリンダもしくはエアシリンダ1と、エアシリンダ1のピストンロッド2を延長するべくこのピストンロッド2の先端に連結されたシールヘッド3とから形成されている。ピストンロッド2の先端には大径の取付フランジ部4が一体に形成されていて、この取付フランジ部4に対し該取付フランジ部4と同形状のフランジ部5を有し且つ内外周ともに段付中空軸形状をなすプッシュロッド6がボルト7にて連結されている。このプッシュロッド6は大径部6aと小径部6bとから形成されていて、その小径部6bの直径Dは、後述するように例えば0.1〜0.2mm程度の微小隙間をもってワークW側の貫通孔Pにスムーズにはまり得る大きさに設定されている一方、プッシュロッド6の内周は、そのままリークテストのための圧縮空気を導入するための空気供給孔8を兼ねていて、フランジ部5側の導入ポート9を介して図示外の空気圧力源から圧縮空気が導入されるようになっている。
【0025】
前記プッシュロッド6内には同じく中空段付軸形状のロッド10がそのプッシュロッド6の先端から突出するように内挿されているとともに、プッシュロッド6の外側には同様に中空段付軸形状の挿入量規制手段としてのストッパ11が外挿されていて、これらロッド10およびストッパ11はいずれもプッシュロッド6に対して軸心方向に相対移動可能となっている。すなわち、プッシュロッド6の大径部6aには該大径部6aの軸心方向において後述するボルト13の相対移動を許容するための長穴12が形成されていて、この長穴12を貫通するボルト13にてロッド10とストッパ11とが一体的に連結されている。そして、プッシュロッド6とストッパ11との間には圧縮コイルスプリング14が介装されていて、これによりロッド10とストッパ11とが一体のものとして図1の下方に向けて常時弾性付勢されている一方、これらロッド10およびストッパ11は先に述べた長穴12の範囲内でプッシュロッド6に対しその軸心方向に相対移動可能となっている。なお、ストッパ11の先端部11aは、後述するようにシールヘッド3を貫通孔Pに挿入する際に貫通孔P側の開口端面に形成された面取り部Qに圧接することになるため、そのストッパ11の先端部11aは面取り部Qに対応したテーパ形状に形成されている。
【0026】
また、前記ロッド10の先端部側にはプッシュロッド6と直列関係となるようにカラー15がスライド可能に外挿されていて、このカラー15はロッド10の先端にナット16にて固定された大径のフランジ部たるワークガイド17にてその抜け止めが施されている。なお、上記カラー15およびワークガイド17の外径寸法Dは、先に述べたプッシュロッド6の小径部6bと同様に例えば0.1〜0.2mm程度の微小隙間をもって貫通孔Pにはまり得る大きさに設定されている。
【0027】
前記カラー15の長手方向両端部には図2に拡大して示すように所定の傾斜角をもってテーパ面15aが形成されていて、それらテーパ面15aとプッシュロッド6の小径部6bおよびワークガイド17との間には、内径の一部がテーパ面15aに乗り上げるようにしてそれぞれにOリング18,19が介装されている。そして、図2の(A)に示すようにシールヘッド3が貫通孔Pに挿入されていない状態では、各テーパ面15aにOリング18,19が乗り上げつつも、それらのOリング8,19がカラー15の外径Dよりも外側に突出しないように設定され、同時にそれらのOリング18,19の自己復元力のためにプッシュロッド6の小径部6bとカラー15との間およびそのカラー15とワークガイド17との間にはCなる隙間が確保されるように設定されていて、なおかつこの隙間Cはプッシュロッド6側の長穴12にて許容されるストロークと同等もしくはそれよりもわずかに小さくなるように設定されている。
【0028】
また、前記カラー15にはその内周全周に形成された周溝21とそれに連通する単一もしくは複数の小孔22とからなる補助空気供給孔20が形成されている一方、ロッド10の内周は貫通孔ではなく先止まり形状の空気供給孔23を兼ねている。そして、ロッド10の空気供給孔23の上端側がプッシュロッド6側の空気供給孔8と連通しているとともに、ロッド10自体の空気供給孔23は下端の連通孔24をもってカラー15側の周溝21に連通していて、後述するようにロッド10とカラー15とがストロークCの範囲内で相対移動したとしても上記連通孔24と周溝21との連通が維持されるように設定されている。
【0029】
ここで、先に述べた取付フランジ部4とフランジ部5との合わせ面はOリング25にてシールされているとともに、プッシュロッド6の内周面とロッド10の外周面との間はOリング26にてシールされていて、さらに図2に示すようにロッド10の先端部とワークガイド17との間も同じくOリング27にてシールされている。
【0030】
したがって、本実施の形態によれば、図1,2に示すように、リークテストの対象となる貫通孔Pの上方においてその貫通孔Pと同一軸線上に位置するようにシールヘッド3をセットした上で、エアシリンダ1を伸長動作させると、シールヘッド3がその先端のワークガイド17を貫通孔Pの内周面に沿わせるようにして貫通孔にスムーズに挿入される。
【0031】
このシールヘッド3全体の下降動作に伴いストッパ11の下端部11aが貫通孔Pの開口端面の面取り部Qに圧接すると、シールヘッド3全体が貫通孔Pに対してセンタリングされながら、少なくともストッパ11およびそれと一体のロッド10についてはそれ以上の下降動作が不能となり、これをもってカラー15の上下両端部に位置するOリング18,19が貫通孔Pのうちシールすべき位置に位置決めされることになる。この時には、貫通孔Pに挿入されたプッシュロッド6、カラー15、ワークガイド17およびOリング18,19はなおも貫通孔Pの内周面に対して所定の微小隙間を有している。
【0032】
なおも所定量だけエアシリンダ1が伸長動作すると、既に下降動作が不能となったストッパ11およびロッド10に対して圧縮コイルスプリング14を圧縮させるようにしてプッシュロッド6のみが単独で下降する。プッシュロッド6が下降すると、そのプッシュロッド6は図2の(A)に示した隙間Cがなくなるまでカラー15をロッド10に対して押し下げる。その結果、図2の(B)に示すように、カラー15の両端のテーパ面15aとプッシュロッド6およびワークガイド17との間に挟まれているそれぞれのOリング18,19が拡径されて貫通孔Pの内周面に圧接するかたちとなる。これをもって、貫通孔Pのうち双方のOリング18,19で挟まれた部分が密閉空間Rとして隔離形成される。そして、この状態で各空気供給孔8,23および補助空気供給孔20を通して上記密閉空間Rに圧縮空気を封入した上でその圧力変化もしくは漏れ量を監視することでその密閉空間Rについてのリークテストが実施される。
【0033】
このとき、図2の(B)から明らかなように、上記密閉空間Rを隔離形成しているのは貫通孔Pの内周面のほかカラー15の外周面およびその上下のOリング18,19だけであり、それ以外のOリング26,27等は上記密閉空間Rの隔離には直接関与していないので漏れ等の心配がなく、リークテスト結果の信頼性が高いものとなる。しかも、上記Oリング18,19等で隔離された密閉空間Rの容積の大部分をカラー15自体が占めているので、リークテストに必要な密閉空間Rへの空気封入量が著しく少なくて済むという利点がある。
【0034】
このように本実施の形態によれば、両端が開放された貫通孔Pのリークテストに必要な密閉空間隔離のためのシールを、その貫通孔Pに対する一方向からのシールヘッド3の挿入のみで二箇所のシールを同時に行えることになる。しかも、貫通孔P内に一旦挿入したOリング18,19を径方向に拡径させてシールする方式であるため、ワークWの外観形状に制約されることなく貫通孔Pのシールを確実に行えることはもちろんのこと、シールヘッド3の挿入量を規制するべくストッパ11と当接することになる面取り部(必ずしも面取りされている面でなくてもよい)Qはその機能からして高精度が要求されることもない。
【0035】
ここで、カラー15の軸心方向での長さやそのカラー15とストッパ11の先端とのなす距離は、リークテストの対象となる貫通孔Pの深さあるいはその貫通孔Pのうちリークテストを行いたい部位の位置等に応じて適宜設定もしくは変更できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシール装置の好ましい実施の形態を示す要部の断面説明図。
【図2】図1の要部拡大図であって、(A)はOリングを拡径させる前の状態を示す説明図、(B)は同図(A)の状態からOリングを拡径させてシールした時の説明図。
【図3】従来のシール装置の一例を示す構成説明図。
【図4】
従来のシール装置の他の例を示す構成説明図。
【符号の説明】
1…エアシリンダ(アクチュエータ)
3…シールヘッド
6…プッシュロッド
8…空気供給孔
10…ロッド
11…ストッパ(挿入量規制手段)
12…長穴
14…圧縮コイルスプリング
15…カラー
15a…テーパ面
17…ワークガイド(フランジ部)
18,19…Oリング
20…補助空気供給孔(補助流体供給孔)
23…空気供給孔
P…貫通孔
R…密閉空間
W…ワーク
Claims (2)
- 所定のワークに形成された貫通孔についてその軸心方向における特定区間のリークテストを行うにあたり、その特定区間の両端をシールして該特定区間を密閉空間とするためのシール装置であって、
アクチュエータにより進退駆動されて少なくとも先端部が前記貫通孔に挿入可能なプッシュロッドと、
前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に内挿されるとともに前記密閉空間に所定の流体を供給するための流体供給孔が形成され、かつプッシュロッドから突出する先端部には貫通孔に挿入可能な大径のフランジ部が形成されたロッドと、
前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに該プッシュロッドに対しロッドとともに弾性付勢されていて、かつ前記プッシュロッドを貫通孔に挿入する際にワークとの当接によりそのワークに対するロッドの移動を阻止するストッパと、
前記プッシュロッドとフランジ部との間に挟まれるようにしてロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに、前記特定区間の長さに応じた長さと貫通孔に挿入可能な直径とを有し、かつ長手方向両端外周面にそれぞれにテーパ面が形成されたカラーと、
このカラーに形成されて前記ロッド側の流体供給孔を貫通孔に臨ませるための補助流体供給孔と、
前記ロッドの外周のうちプッシュロッドとカラーとの間および該カラーとフランジ部との間に前記カラー側のテーパ面に乗り上げるようにそれぞれに配置されたOリングと、
を備えていて、
前記ストッパをワークに当接させた後になおも所定ストロークだけプッシュロッドをスライドさせることで各Oリングを拡径させて貫通孔の内周面に圧接させて、前記貫通孔のうち各Oリングで挟まれた特定区間を密閉空間としてシールするものであることを特徴とするリークテスト装置のシール装置。 - 前記ストッパはプッシュロッドを貫通孔に挿入する際に該貫通孔の開口端面に当接するものであることを特徴とする請求項1に記載のリークテスト装置のシール装置。
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