JP4304830B2 - 噴射方向測定方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴孔をもつ部材から噴射された液体の噴射方向を測定する方法および装置に関し、特に噴射方向の測定を迅速かつ高精度に行うことのできる噴射方向測定方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
噴孔を持つ部材として、例えばディーゼル燃料噴射用のノズルにおける燃料噴射方向を測定する検査装置においては、従来よりノズルは噴孔より液体を噴射可能な状態、かつ固定した向きに保持し、この位置に固定されたノズルの噴孔から噴射された液体が通過するゲートを設けるとともに、このゲートはノズルごとに決められた位置に配置させておくことにより、ノズルに設けられた噴孔が所定角度で噴射可能であるかを目視にて検査している。
【０００３】
この噴孔が所定角度で噴射可能であることは、ディーゼルエンジンにおいては空気と燃料の混合を最適にし、排気浄化性能や燃費性能に密接な関係を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ノズルごとに異なる噴射角度の場合には、ゲートの位置をこのノズルにあわせて取付け位置をその都度変更しなければならない。また、複数個の噴孔をもつノズルの場合には、ゲートが複数個必要である。このことは、ゲートをその都度取り替えることによる検査工数の増大、および取り替え時の取付け位置精度の不安定要因ともなり問題である。また複数個の噴孔をもつノズルの場合においては、この傾向は増大する。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ノズルごとに異なる噴射角度の場合であっても、あるいは１つのノズルに複数個の異なる噴射角度をもつ噴孔の場合であっても、噴射方向の測定を迅速かつ高精度に行うことのできる噴射方向測定方法およびその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１記載の噴射方向測定方法によると、噴孔より液体を噴射可能な状態になるよう部材を規定位置に保持した状態から、部材毎に予め設定された噴孔の位置情報に基づいて、規定位置を基準として噴孔を設定位置に導くので、部材ごとに異なる噴射角度の場合であっても、あるいは１つの部材に複数個の異なる噴射角度をもつ噴孔の場合であっても、部材を規定位置に保持すれば、噴孔からの噴射方向を所定の噴射方向測定領域に案内することができる。
【０００７】
そして、この案内された噴孔からの噴射方向の中心軸線と噴射方向測定領域の測定中心軸線との位置ずれを検知手段を用いて検知するので、噴孔が所望する角度で設けられているかを迅速かつ高精度に測定することのできる噴射方向測定方法とすることができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の噴射方向測定方法によると、部材毎に予め設定された噴孔の位置情報を用いて、噴射方向測定領域の測定中心軸線上に噴孔の噴孔軸中心点を配置させ、噴孔軸中心点を固定点として、部材を自在に回動させて噴孔からの噴射方向を噴射方向測定領域に案内させる手順からなる。
【０００９】
上記した噴孔の噴孔軸中心点は、噴孔軸中心線上にある噴孔軸の開始点であり、この噴孔軸中心点を噴射方向測定領域の測定中心軸線上に配設し、この噴孔軸中心点を固定点として部材を回動させて部材毎に設定された位置に案内させる。これにより噴孔からの噴射方向は噴射方向測定領域に案内される。このような手順を用いることにより、噴孔が所望する角度で設けられているかを正確に測定可能な位置に部材を位置設定できる。また、部材ごとに異なる噴射角度の場合であっても、あるいは１つの部材に複数個の異なる噴射角度をもつ噴孔の場合であっても、上記した手順で同様に対応できる。
【００１０】
本発明の請求項３記載の噴射方向測定方法によると、縦方向および横方向の２方向からの検知により、噴射方向の中心軸線と噴射方向測定領域の測定中心軸線との位置のずれ量が検知可能となるとともに、部材ごとに異なる噴射角度の場合であっても、あるいは１つの部材に複数個の異なる噴射角度をもつ噴孔の場合であっても、噴孔からの噴射方向は噴射方向測定領域に案内されて上記した縦方向および横方向の２方向からの検知手段により対応できる。
【００１１】
本発明の請求項４記載の噴射方向測定装置によると、保持手段により部材および部材に設けられた噴孔の向きを規定位置に保持し、この規定位置の状態を基準として、位置決め手段を用いて噴射方向測定領域の測定中心軸線上に噴孔の噴孔軸中心点を配置させる。そして、制御手段が部材毎に予め設定された前記噴孔の位置情報基づいて、噴孔軸中心点を固定点として、部材を回動させる移動手段を制御することで噴孔からの噴射方向を所定の噴射方向測定領域に案内する。
【００１２】
これにより、部材ごとに異なる噴射角度の場合であっても、あるいは１つの部材に複数個の異なる噴射角度をもつ噴孔の場合であっても、噴孔からの噴射方向を所定の噴射方向測定領域に案内して、この案内された噴孔からの噴射方向の中心軸線と噴射方向測定領域の測定中心軸線との位置ずれを検知手段を用いて検知するので、噴孔が所望する角度で設けられているかを迅速かつ高精度に測定することのできる噴射方向測定装置とすることができる。
【００１３】
本発明の請求項５記載の噴射方向測定装置によると、縦方向回転部と横方向回転部の２つの移動手段により、噴孔からの噴射方向を部材毎に予め設定された噴孔の位置情報に基づき、噴孔軸中心点を固定点として、部材を自在に回動して噴射方向を所定の噴射方向測定領域に案内することができる。
【００１４】
本発明の請求項６記載の噴射方向測定装置によると、縦方向検知部および横方向検知部の２方向からの検知により、噴射方向の中心軸線と噴射方向測定領域の測定中心軸線との位置のずれ量が検知可能になるとともに、部材ごとに異なる噴射角度の場合であっても、あるいは１つの部材に複数個の異なる噴射角度をもつ噴孔の場合であっても、噴孔からの噴射方向は噴射方向測定領域に案内されて上記した２方向からの検知により正確に噴射方向を測定できる。
【００１５】
本発明の請求項７記載の噴射方向測定装置によると、案内通路部は、測定する噴孔から噴射方向測定領域に至る噴射流れが、他の噴孔よりの噴射等による外乱影響を受けて測定精度に影響を与えることを排除する効果がある。よって、高精度に測定することのできる噴射方向測定装置とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である噴射方向測定方法およびその装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
本発明の噴射方向測定方法およびその装置は、例えばディーゼル燃料噴射用のノズルにおける燃料噴射方向を測定する検査装置等の噴孔をもつ部材から噴射された液体の噴射方向を測定する方法およびその装置に関し、特に噴射方向の測定を迅速かつ高精度に行うことのできる噴射方向測定方法およびその装置に関するものである。
【００１８】
以下の実施形態では、本発明の噴射方向測定方法およびその装置をディーゼル燃料噴射用のノズルにおける燃料噴射方向を測定する検査装置に適用した例を図１から図３を用いて説明する。図１は、本発明の噴射方向測定装置の全体構成を示す正面図である。図２は、図１に示す噴射方向測定装置の部分下面図である。図３は、図１に示したノズルのＡ部の噴孔周辺を示す部分詳細図である。
【００１９】
図１に示す噴射方向測定装置１は、ノズルに設けられた噴孔が意図（図面で指示）する噴射流れの方向であるかを測定・判定する装置である。この噴射方向測定装置１の目的は、エンジンの燃焼室において空気と燃料との混合を最適とするためにノズルに設けられた噴孔は規定された噴射流れ方向で噴射する必要があり、噴射方向測定装置１を用いてこの噴射流れ方向を測定し、図面指示によるノズルの品番毎に異なる噴射流れ方向であるかを判定することである。本実施形態では、ノズル２０に複数個（５噴孔）の噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅを持ち、かつ各噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅは異なる噴射角度を持つ場合における測定・判定の実施形態を示す。
【００２０】
噴射方向測定装置１の構成は、ノズル２０を保持する部分と、複数の噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅからの噴射流れの噴射方向を順に１噴孔づつノズル２０毎に設定された位置（噴射方向測定領域１８）に導く案内部分と、この噴射流れが導かれた位置において噴射方向を測定して噴孔が所望する角度で設けられているかを判定する部分により構成される。
【００２１】
ノズル２０を保持する部分の構成は、支持本体３の軸中心に固定された支持棒部１４にノズル２０を挿入し、同じく支持本体３に取り付けられた２本の支持アーム２を用いてノズル２０を保持し、保持手段を構成している。この時、ノズル２０に設けられた各噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅの向きを支持本体３に対して規定された位置に配置するために支持本体３には位置決めピン１５が設けられ、この位置決めピン１５とノズル２０側に設けられた基準孔２０ａとを嵌合させてノズル２０は支持本体３に保持される。この保持方法により、ノズル２０、支持棒部１４および支持本体３の中心軸は同軸上に配置される。またこの時、支持棒部１４の内部には通路２３を設けて、この通路に加圧された検査用液体を供給し、ノズル２０の噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅより噴射可能にノズル２０の先端内部に供給している。
【００２２】
次に、複数の噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅからの噴射流れの噴射方向を順に１噴孔づつノズル２０毎に設定された位置（噴射方向測定領域１８）に導く案内部分の構成を、次に示す２つの部分に分けて説明する。
【００２３】
１つは、噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１上に噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅの噴孔軸中心点３２を配置させる部分であり、位置決め手段を構成している。ここで、噴射方向測定領域１８は、ノズル２０を噴射方向測定領域１８に導く案内部分である可動する機構部と隔離して配置されており、固定された領域である。そして、噴孔軸中心点３２は、各噴孔中心軸３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの交点で示され、噴孔中心軸３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの線上にある噴孔中心軸３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの開始点である。
【００２４】
前述した噴孔軸中心点３２を測定中心軸線２１上に配置させる構成は、ノズル２０を保持した支持本体３を測定中心軸線２１上に移動させる位置決め駆動部４よりなる。位置決め駆動部４の内部には図示しないがモータおよびエンコーダが内蔵され、この位置決め駆動部４を用いて支持本体３の中心軸方向に移動させることによりノズル２０の軸方向の移動を行う。ここで、噴孔軸中心点３２と測定中心軸線２１を合致させるには、図１中の奥行き方向の噴孔軸中心点３２と測定中心軸線２１の座標位置を合わせるが、本形態では支持本体３の中心軸線と測定中心軸線２１とは、予め合致する位置に支持本体３は設置固定されている。
【００２５】
位置決め駆動部４を用いて噴孔軸中心点３２を測定中心軸線２１上に移動させるノズル２０の軸方向の移動量は、ノズル２０の支持本体３への取り付け座標位置およびノズル２０図面から求まる噴孔軸中心点３２の座標位置とにより求まり、ノズル２０毎に予め位置決め情報として制御部１０に入力しておく。そして制御部１０が、この位置決め情報と、駆動部４の内部のエンコーダより得た回転（移動）量データとを対比させて位置決め駆動部４の内部のモータを駆動させることにより、噴孔軸中心点３２を測定中心軸線２１上に案内させている。
【００２６】
もう１つは、噴孔軸中心点３２を固定点として、ノズル２０を自在に回動させて噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅからの噴射方向を噴射方向測定領域１８に案内させる部分であり移動手段を構成している。この案内させる部分は、縦方向回転部と横方向回転部により構成される。
【００２７】
縦方向回転部は、支持本体３の中心軸と略平行に縦方向駆動モータ６の回転中心軸が配設され、支持本体３と縦方向駆動モータ６の各々の中心軸上にギヤ部５、１３が両者間にて噛合い可能に設けられる。そして縦方向駆動モータ６が回転することにより、支持本体３とともにノズル２０は自らの軸中心を固定して回転する。ここで、位置決め駆動部４は後述する横方向回転テーブル１９に固定され、支持本体３の中心軸３ａを軸支している。また、縦方向駆動モータ６には同軸上に縦方向駆動モータ６の回転（移動）量を検知可能なエンコーダ７を装備している。
【００２８】
横方向回転部は、前述した縦方向回転部と一体化して回動可能に配設された横方向回転テーブル１９と、横方向回転テーブル１９の回転軸と略平行に横方向駆動モータ８の回転中心軸が配設され、横方向回転テーブル１９と横方向駆動モータ８の各々の中心軸上にギヤ部１９ａ、８ａが両者間にて噛合い可能に設けられる。そして横方向駆動モータ８が回転することにより、横方向回転テーブル１９は軸中心を固定して回転する。また、横方向駆動モータ８には同軸上に横方向駆動モータ８の回転（移動）量を検知可能なエンコーダ９を装備している。
【００２９】
このように、縦方向駆動モータ６および横方向駆動モータ８が回転して、支持本体３および横方向回転テーブル１９を回転させる。この支持本体３および横方向回転テーブル１９の回転移動によって、噴孔軸中心点３２を固定点としてノズル２０を自在に回動させて噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅからの噴射方向を噴射方向測定領域１８に案内させることが可能になる。
【００３０】
支持本体３および横方向回転テーブル１９を回転させて移動する量は、以下の構成で決定される。前述したように支持本体３とノズル２０は位置決めピン１５により規定された位置に保持されているので、図面指示によるノズルの品番毎に異なる噴射流れ方向を示す噴射角度データは、予め移動量情報として制御部１０に入力しておく。そして制御部１０が、この移動量情報に従い支持本体３および横方向回転テーブル１９を回転させて移動させる。
【００３１】
具体的には、制御部１０を用いて上記した噴射角度データに位置を合わせるように、移動量情報と支持本体３および横方向回転テーブル１９により移動した移動量を検知するエンコーダ７、９より得た回転（移動）量データとを対比させて各々縦方向駆動モータ６および横方向駆動モータ８を駆動させて噴射流れの噴射方向を順に１噴孔づつ噴射方向測定領域１８に案内させている。
【００３２】
なお、上述したようにエンコーダ７、９と駆動モータ６、８を用いる以外に、パルスモータ等を用いて、制御部１０よりの移動量情報を直接反映させて駆動する機構であってもよい。
【００３３】
次に、この噴射流れが噴射方向測定領域１８に案内された位置において、噴射方向を測定して噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅが所望する角度で設けられているかを判定する部分の構成を説明する。
【００３４】
噴射方向測定領域１８に案内された噴射方向の中心軸線と噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１との位置のずれ量を、噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１に対して略垂直で測定する噴孔から所定の離隔距離にある面内において、制御部１０の司令に基づき縦方向および横方向の２方向から測定する縦方向監視カメラ１１ａおよび横方向監視カメラ１１ｂを用いて検知する。そして、この２方向からの監視カメラ１１ａ、１１ｂから得た撮像データ（噴射方向の中心軸線）と判定値（噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１）とのずれ量を演算部１２を用いて測定し、その測定値が許容範囲内にあるかを制御部１０にて比較し、噴孔が所望する角度で設けられているかを自動で判定する。
【００３５】
噴射方向測定領域１８に示した規格ライン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは噴射流れの方向が規格を外れることを示す判定目安ラインであり、制御部１０を用いて自動で判定する以外に、人的にも補助判断可能とした例である。
【００３６】
上記した縦方向および横方向の２方向からの測定および噴射流れを噴射方向測定領域１８に案内する上記した機構との組み合わせにより、噴射方向の中心軸線と噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１との位置のずれ量が測定可能になるとともに、ノズル２０ごとに異なる噴射角度の場合であっても、あるいは１つのノズル２０に複数個の異なる噴射角度をもつ本実施形態で示した噴孔の場合であっても、上記した２方向からの測定により正確に噴射方向を測定できる。
【００３７】
なお本実施形態の噴射方向測定装置１は、噴射方向測定領域１８を除いて測定する噴孔から噴射方向測定領域１８に至る噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１上に噴射流れが通過可能な空洞部２４を備えた案内通路部１６を備えた。この案内通路部１６は、測定する噴孔から噴射方向測定領域１８に至る噴射流れが、他の噴孔よりの噴射等による外乱影響を受けて測定精度に影響を与えることを排除する効果がある。
【００３８】
上述した本実施形態の噴射方向測定装置１を用いれば噴射方向の測定を迅速かつ高精度に行うことができる。
次に、上述した噴射方向測定装置１の作動を説明する。先ず、ノズル２０を支持本体３の支持棒部１４に挿入し、置決めピン１５と基準孔２０ａとを嵌合させたのち、２本の支持アーム２を用いてノズル２０を保持する。そして、位置決め駆動部４を駆動させて、噴孔軸中心点３２を測定中心軸線２１上に配置させる。
【００３９】
次いで、複数の噴孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅからの噴射流れの噴射方向を順に１噴孔づつノズル２０毎に設定された位置（噴射方向測定領域１８）に導くために、先ず、噴孔３０ａを噴射方向測定領域１８に案内させるべく、予め移動量情報として制御部１０に入力したデータに基づいて、縦方向駆動モータ６および横方向駆動モータ８を駆動する。そして、支持棒部１４の内部の通路２３に加圧された検査用液体を供給して、噴孔３０ａからの噴射方向を所定の噴射方向測定領域１８に案内する。
【００４０】
そして、この案内された噴孔３０ａからの噴射方向の中心軸線と噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１との位置ずれをこの２方向からの監視カメラ１１ａ、１１ｂを用いて検知し、制御部１０がこの撮像データ（噴射方向の中心軸線）と判定値（噴射方向測定領域１８の測定中心軸線２１）から、噴孔３０ａが所望する角度で設けられているかを自動で判定する。残る噴孔３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅも順に、予め移動量情報として制御部１０に入力したデータに基づいて、噴射方向を所定の噴射方向測定領域１８に案内し、噴孔３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅが所望する角度で設けられているかを自動で判定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の噴射方向測定装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す噴射方向測定装置の部分下面図である。
【図３】図１に示したノズルのＡ部の噴孔周辺を示す部分詳細図である。
（ａ）正面断面図である。
（ｂ）図３（ａ）の下面図である。
【符号の説明】
１ 噴射方向測定装置
２ 支持アーム
３ 支持本体
４ 位置決め駆動部（位置決め手段）
６ 縦方向駆動モータ（縦方向回転部）
８ 横方向駆動モータ（横方向回転部）
７、９ エンコーダ（移動量検知手段）
１０ 制御部（制御手段）
１１ａ 縦方向監視カメラ（縦方向測定部）
１１ｂ 横方向監視カメラ（横方向測定部）
１２ 演算部（演算手段）
１４ 支持棒部
１６ 案内通路部
１８ 噴射方向測定領域
２０ ノズル（部材）
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ 噴孔
３２ 噴孔軸中心点

Claims (7)

1. 噴孔を持つ部材から噴射する液体の噴射方向を測定する噴射方向測定方法であって、
   前記噴孔より液体を噴射可能な状態になるよう前記部材を規定位置に保持し、
   前記部材毎に予め設定された前記噴孔の位置情報に基づいて、前記規定位置を基準として前記噴孔を設定位置に導くとともに、前記噴孔に前記液体を供給して前記噴孔より前記液体を噴射させることにより前記噴孔からの噴射方向を所定の噴射方向測定領域に案内し、
   その案内された噴射方向の中心軸線と前記噴射方向測定領域の測定中心軸線との位置ずれを検知手段を用いて検知することを特徴とする噴射方向測定方法。
2. 前記位置情報を用いて、前記噴射方向測定領域の測定中心軸線上に前記噴孔の噴孔軸中心点を配置させ、前記噴孔軸中心点を固定点として、前記部材を回動させて前記噴孔からの噴射方向を前記噴射方向測定領域に案内させることを特徴とする請求項１に記載の噴射方向測定方法。
3. 前記検知手段は、前記噴射方向測定領域内の測定中心軸線に対して略垂直で前記噴孔から所定の離隔距離にある面内において、縦方向および横方向の２方向から測定することを特徴とする請求項１に記載の噴射方向測定方法。
4. 噴孔を持つ部材から噴射する液体の噴射方向を測定する噴射方向測定装置であって、
   前記噴孔より液体を噴射可能な状態になるよう前記部材を規定位置に保持する保持手段と、
   所定の噴射方向測定領域の測定中心軸線上に、前記噴孔の噴孔軸中心点を配置させる位置決め手段と、
   前記噴孔軸中心点を固定点として、前記部材を回動させる移動手段と、
   前記部材毎に予め設定された前記噴孔の位置情報を有し、この位置情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記規定位置を基準として前記噴孔を設定位置に導くとともに、前記噴孔に前記液体を供給して前記噴孔より前記液体を噴射させることにより前記噴孔からの噴射方向を所定の噴射方向測定領域に案内する制御手段と、
   この案内された噴射方向の中心軸線と前記噴射方向測定領域の測定中心軸線との位置ずれを検知する検知手段と、を備えたことを特徴とする噴射方向測定装置。
5. 前記移動手段は、縦方向回転部と横方向回転部により構成されることを特徴とする請求項４に記載の噴射方向測定装置。
6. 前記検知手段は、前記噴射方向測定領域の測定中心軸線に対して略垂直で前記噴孔から所定の離隔距離にある面内において、縦方向および横方向の２方向から検知する縦方向検知部および横方向検知部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の噴射方向測定装置。
7. 前記噴孔は前記部材に複数個形成され、前記噴射方向測定領域の測定中心軸線上の少なくとも前記噴射方向測定領域を除いた領域は、前記部材からの噴射流れが通過可能な案内通路部により覆われていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の噴射方向測定装置。

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