JP5726547B2 - 欠陥検査方法および欠陥検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂やゴム材料を用いて成形された薄肉部分を有する部品に発生する穴開き欠陥を検出する方法および検査装置に関し、特に、自動車のエンジンの動力をタイヤに伝える働きをする等速自在継手の稼動部をカバーするブーツの製造工程で、薄肉及び異物混入等が原因となり発生する穴開き欠陥の検出方法及び検査装置に関するものである。

一般に、軸線が一致しないで、ある角度をもった二軸の接続には、ユニバーサルジョイント（自在軸継手）が必要であって、このうち、主動軸の角速度を変化なく常に等しい角速度で従動軸に回転を伝える等速ジョイント（等速自在継手）は、車両の駆動系などに多く使用されている。

自動車や産業機械の等速自在継手には、継手内部に封入されるグリースを保持するため、あるいは塵等の進入を防止するためにブーツと称される密封装置が装着される。等速自在継手用ブーツに要求される一般的性質としては、等速自在継手の揺動や摺動の動きに対応する追従性、外界から侵入する粉塵や泥水に対するシール性、及び駆動系から伝達される振動に対する耐衝撃性、さらには、グリースに対する耐油性、耐低温性、耐熱性、耐熱老化性、及び耐摩耗性が要求される。

これらの諸性質の中で、追従性、シール性、耐衝撃性、低コスト性の要求を基本的に満たす材料としては、従来ジエン系ゴムの一つとしてクロロプレンゴムが知られている。また、近年になって、耐衝撃性の向上、使用温度範囲の拡大、さらに軽量化の目的から射出成形が可能な熱可塑性エラストマー、特に耐油性、耐熱老化性に優れたポリエステル系またはポリアミド系のエラストマーが使用される。

熱可塑性ポリエステルエラストマーを使用するブーツ成形体の製造は、一般に、ダイレクト・ブロー法やインジェクション・ブロー法などの吹き込み成形によって行われている。しかし、これらの吹き込み成形法による場合は、次のような問題がある。たとえば、スクリューなどで押し出された筒状パリソンを金型内で膨張させることにより成形品を得るダイレクト・ブロー法の場合、押出しパリソンの肉厚をコントロールするパリソンコントロールを使用しても、なおこの種のジャバラ成形体の成形においては、山部と谷部の肉厚の不均一が発生する。また、溶融樹脂を射出して管状成形体を作り、これに空気を吹き込んで成形体を得るインジェクション・ブロー法の場合でも、やはり成形品内面の寸法精度を上げることは非常に難しい。ここで、ブーツ成形体の肉厚不均一は、機能面において重要な問題であり、耐久寿命に多大の影響を与えるものである。

また、ブーツの肉厚が不均一となることにより穴開き等の不良も発生する可能性が高くなる。穴開き欠陥によるグリースの漏れ及び外界からの異物混入等は等速自在継手そのものの寿命を大幅に低減させる。そこで、ブーツ成形後の外観検査が必須となる。

そして、従来には、このようなブーツ（遮光ブーツ）の検査装置が提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載の検査装置は、画像処置装置を用いて、ブーツ蛇腹部に存在する欠陥を検出するものであって、伸長機構部と、照明光源と、前記画像処置装置と、ＣＣＤカメラ等を備えたものである。

すなわち、伸長機構部にて、薄肉のブーツ蛇腹部を伸長させ、この伸長させた状態で、ブーツ内径側から照明光源の照明を蛇腹部に照射し、ブーツの外径側からＣＣＤカメラで蛇腹部を撮像し、この画像を画像処置装置にて処理することになる。また、前記伸長機構部は、回転駆動部を備え、伸長状態にあるブーツをその軸心廻りに回転させることができる。これによって、ブーツの被撮像領域の変更を可能としている。

さらに、伸長機構部は、直動機構と上側吸着部と下側吸着部とを備える。すなわち、上側吸着部にブーツの一方のフランジ部を吸着するとともに、下側吸着部にブーツの他方のフランジ部を吸着し、上方の上側吸着部を上昇させることによって、ブーツ蛇腹部を伸長させるものである。

特開２００１−３０５０６８号公報

ところが、前記特許文献１に記載のものでは、画像処理装置及び伸長機構部等を必要として、装置全体が複雑化するとともに、高コスト化していた。また、前記特許文献１は、カメラ等に用いる遮光ブーツである。このブーツの肉厚としては、例えば、数十μｍ〜数百μｍである。このため、この特許文献１では、このような肉厚のものを検査することを前提としている。したがって、この特許文献１に記載の構成のものを、肉厚が数百μｍ〜数ｍｍ程度の等速自在継手用ブーツに適用させにくい。すなわち、等速自在継手用ブーツでは、蛇腹部を伸長させる際の外力（引張り力）を大とする必要があるからである。

さらに、画像処理装置を用いる場合、欠陥が発生した箇所（部位）やカメラレンズ等に埃等の異物が付着すれば、欠陥が生じているかの判断を正確に行うことができない。すなわち、検査環境によっては、欠陥が生じているにも関わらず、その欠陥を見つけることができないおそれがある。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、等速自在継手用ブーツ等の成形部品の欠陥を安定して効率的にしかも安価に検出することができる欠陥検出方法及び欠陥検出装置を提供しようとするものである。

本発明の欠陥検出方法は、屈曲及び伸縮可能な蛇腹部を備え、軸方向両端部が開口した弾性材料からなる成形部品の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、前記成形部品の両開口部を密封した状態で、成形部品に対して軸方向内方に圧縮してこの成形部品内の内圧を規定内圧に高めた後、この圧縮状態を所定時間維持し、その後、この圧縮状態のまま成形部品内の内圧を測定し、この測定した内圧に基づいて成形部品の良否を判断するものである。

本発明の欠陥検出方法によれば、成形部品に対して軸方向内方に圧縮することによって、成形部品内の内圧を規定内圧に高めることができる。この際、成形部品に微小な穴等が生じていれば、この穴からエアが抜け、形成部品の内圧が低下する。これに対して、微小な穴が生じていなければ、エアが抜けず、形成部品の内圧が低下しない。このため、圧縮状態のまま成形部品内の内圧を測定することによって、この内圧が規定内圧よりも低ければ、エアが抜けていることになって、微小な穴等が生じているとすることができる。これに対して、測定した内圧が規定内圧よりも低くなっていなければ、微小な穴等が生じていないとすることができる。

すなわち、本発明の欠陥検出方法によれば、画像処置装置やＣＣＤカメラや回転駆動装置を必要とせず、しかも、成形部品を圧縮するものであるので、吸着機構を必要とすることなく、成形部品の欠陥を安定して検出することができる。

ところで、微小な穴形成による欠陥では、規定内圧に高めた時点から僅かずつしかエアがぬけない。このため、規定内圧（基準内圧）に高めた時点において内圧を測定し、この測定した内圧を基準として判断した場合、微小な穴が形成されているにも係らず、その測定内圧が、規定内圧（基準内圧）よりも低くならず、欠陥がないと判断するおそれがある。そこで、規定内圧に高めた時点から所定時間を経過するまで、測定せずに、所定時間を経過したのち測定するようにすれば、微小な穴が形成されていれば、僅かずつであっても内圧が低下するので、内圧が低下して欠陥があると判定できる。

また、本発明の成形部品として等速自在継手用ブーツとすることができる。

本発明の欠陥検出装置は、屈曲及び伸縮可能な蛇腹部を備え、軸方向両端部が開口した弾性材料からなる成形部品の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、成形部品の両開口部を密封する密封手段と、成形部品に対して軸方向内方に圧縮してこの成形部品内の内圧を規定内圧に高める圧縮手段と、成形部品内の内圧を測定する内圧測定手段と、欠陥判断基準となる閾値を設定する設定手段と、この設定手段にて設定された閾値と前記内圧測定手段にて測定された内圧とを比較して成形部品の良否を判断する判断手段とを備えたものである。

本発明の欠陥検出装置によれば、密封手段にて成形部品の両開口部を密封することができ、この密封状態で、圧縮手段にて成形部品を軸方向に圧縮することができる。これによって、成形部品を規定内圧に高めることができる。また、圧縮して内圧を高めた状態でこの成形部品の内圧を内圧測定手段にて測定することができる。設定手段にて設定された閾値と前記内圧測定手段にて測定された内圧とを判断手段にて比較することができる。そして、測定された内圧が設定された閾値よりも低い場合、エア漏れが生じていることであり、成形部品に穴が形成された不良品であることがわかる。また、測定された内圧が設定された閾値よりも低くなっていない場合、エア漏れが生じておらず、良品であることがわかる。

圧縮手段による圧縮状態を維持する維持手段を備え、維持手段にて圧縮状態を維持したまま維持開始から所定時間経過後に前記判断手段による良否の判断を行うものであってもよい。すなわち、規定内圧に高めた時点から所定時間を経過するまで、測定せずに、所定時間を経過したのち測定するようにすることができる。このように設定すれば、微小な穴が形成されて、わずかずつであっても内圧が低下するものであっても、内圧が低下する欠陥があると判定できる。

前記密封手段は、成形部品の両開口部をそれぞれ施蓋した状態で挟持する一対の押付部材を備えたもので構成できる。また、各押付部材は、成形部品の開口部開口縁に密接するシール部材を付設するのが好ましい。

圧縮手段は、押付部材を相互に接近させて前記蛇腹部を軸方向に圧縮する駆動機構にて構成することができる。内圧測定手段は、押付部材のいずれか一方側に付設された圧力センサを備えたもので構成できる。

本発明では、等速自在継手用ブーツ等の成形部品の欠陥を安定して効率的にしかも安価に検出することができる。規定内圧に高めた時点から所定時間を経過するまで、測定せずに、所定時間を経過した後、測定するようにすれば、微小な穴（例えば、直径が０．３ｍｍ程度の穴）が形成されて、僅かずつであっても内圧が低下するものであっても、内圧が低下する欠陥があると判定でき、検出精度の向上を図ることができる。

密封手段を一対の押付部材を備えたものにて構成でき、構成の簡略化を図ることができ、また、シール部材を付設することによって、密封機能の向上を図ることができ、開口部からのエア漏れを有効に防止して、検出精度の向上を図ることができる。

圧縮手段が押付部材を相互に接近させるものであれば、この圧縮手段の構成の簡略化を図ることができる。内圧測定手段は、前記押付部材のいずれか一方側に付設された圧力センサを備えたもので構成でき、安定した内圧の測定が可能であるとともに、装置のコンパクト化を図ることができる。

本発明の実施形態を示す欠陥検査装置の簡略図である。 前記欠陥検査装置の全体構成を示す簡略ブロック図である。 前記欠陥検査装置を用いた検査方法を示し、（ａ）は密封直前の状態の簡略図であり、（ｂ）は圧縮状態の簡略図である。 前記欠陥検査装置を用いた本発明の欠陥検査方法のフローチャート図である。 検査時の内圧を示すグラフ図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１に本発明にかかる欠陥検出装置を示す。この欠陥検出装置は、例えば、等速自在継手用ブーツ１の欠陥を有するか否かを検出する装置である。等速自在継手用ブーツ１は、例えば、ゴムや樹脂等の弾性部材からなり、大径部１ａと、小径部１ｂと、大径部１ａと小径部１ｂとの間の蛇腹部１ｃとからなる。

欠陥検出装置は、一方の押付部材としての載置台２を有する装置本体１０と、この載置台２に対向して載置台２の上方に配置される他方の押付部材としての押付台３とを備える。この場合、載置台２は台本体２ａを有し、この台本体２ａの上面にはシリコン樹脂等からなるシール部材２ｂが付設されている。また、押付台３は台本体３ａを有し、この台本体３ａの下面にはシリコン樹脂等からなるシール部材３ｂが付設されている。

また、押付台３は、図示省略の昇降機構（駆動機構）によって上下動する。なお、この昇降機構としては、シリンダ機構等にて構成することができる。このため、載置台２上に大径部１ａを載置した状態で、押付台３を下降させれば、載置台２と押付台３とでブーツ１を挟持状とすることができる。このように挟持状とすることによって、載置台２にて大径部１ａの開口部１１を密封することができるとともに、押付台３にて小径部１ｂの開口部１２を密封することができる。すなわち、シール部材２ｂ、３ｂが成形部品であるブーツ１の開口部開口縁に密接する。したがって、この載置台２と押付台３等とで、成形部品であるブーツ１の両開口部１１，１２を密封することができる密封手段１５（図２参照）を構成することができる。

そして、前記押付台３は図示省略の駆動機構によって下降することによって、図３（ｂ）に示すように、ブーツ１を軸方向に圧縮することができる。すなわち、押付台３と図示省略の駆動機構等で、圧縮手段１６（図２参照）を構成することができる。また、駆動機構は、この装置の制御手段２０にて制御されることになる。このため、制御手段２０が前記押付台３に上下方向位置を制御でき、所定位置で押付台３を維持することができる。このため、制御手段２０が維持手段１７を構成することができる。なお、制御手段２０としては、マイクロコンピュータ等にて構成できる。

ところで、この装置は、図１と図２に示すように、ブーツ１内の内圧を測定する内圧測定手段２１が設けられている。この内圧測定手段２１としては、図１に示すように、載置台２内に配置される圧力センサ５が用いられる。このため、載置台２には、ブーツ１の大径部１ａの開口部１１に連通される連通路２５が設けられ、この連通路２５に前記センサ５が配置される。

そして、この圧力センサ５には判断手段６が接続される。この判断手段６に圧力センサ５にて測定されたブーツ１内の内圧が入力される。また、この判断手段６には、図２に示すように、設定手段２２にて予め設定された内圧の閾値が入力される。なお、判断手段６として、前記制御手段２０と同様のマイクロコンピュータ等にて構成できる。このため、判断手段６を制御手段２０と別のマイクロコンピュータで構成しても、制御手段２０を構成するマイクロコンピュータで構成してもよい。また、設定手段２２としては、装置本体１０に設けられる操作盤（キーボード）等にて構成でき、この操作盤を介して前記閾値を入力できる。

判断手段６では、予め設定された内圧の閾値と、測定手段２１にて測定された内圧を比較することになる。そして、測定された内圧が閾値よりも低い場合、穴が形成されてエアが漏れていることになる。また、測定された内圧が閾値よりも低くなければ、エア漏れが生じていないことになる。

このため、この装置では、図１に示すように、装置本体１０に表示画面７が設けられている。すなわち、判断手段６による判断結果が表示画面７上に表示される。例えば、測定された内圧が閾値よりも低い場合には、不良品（異常品）として表示され、測定された内圧が閾値よりも低くなければ、良品（正常品）として表示される。なお、不良品であると判断した場合、警報機等にて警報音を発生するようにしてもよい。

次に前記図１と図２に示す欠陥検出装置を用いた欠陥検出方法を、図４に示すフローチャート図等を用いて説明する。まず、閾値を設定して判断手段６に入力しておく。この閾値は、検出するブーツの容積や検出中の圧縮量等に基づいて設定される。

そして、図４のステップＳ１に示すように成形部品であるブーツ１を密封状態とする。すなわち、図１や図３（ａ）に示すように、ブーツ１の大径部１ａを載置台２上に載置する。その後、押付台３を下降させる。これによって、ブーツ１を載置台２と押付台３とで挟持する状態とする。すなわち、ブーツ１の大径部１ａの開口部１１が載置台２にて密封され、ブーツ１の小径部１ｂの開口部１２が押付台３にて密封される。

この状態からさらに押付台３を下降させて、成形部品であるブーツ１を図３（ｂ）に示すように、圧縮する（ステップＳ２）。この場合、自由状態のブーツ１の軸方向長さＬをＬ１（図３（ａ）参照）とした場合、Ｌ２となるまで圧縮する。

すなわち、このように圧縮することによって、ステップＳ３のように、内圧を規定内圧（図５参照）まで高める。ここで、規定内圧とは、エアもれが生じていない状態で、ブーツ１を前記寸法まで圧縮した際の内圧である。この実施形態では、図５に示すように、圧縮開始から約２秒で、規定内圧に達した。

その後、所定時間その圧縮状態を維持する。すなわち、ステップＳ４で、所定時間が経過しているかが判断される。そして、所定時間が経過すれば、ステップＳ５へ移行して、前記内圧測定手段２１である圧力センサ５でブーツ１の内圧を測定する。

次に、ステップＳ６へ移行して、この測定した内圧が閾値（図５の基準値）よりも低いか否かを判断する。そして、ステップＳ６で、測定した内圧が閾値よりも低い場合は、異常品と判断する（ステップＳ７）。また、ステップＳ６で、測定した内圧が閾値よりも低くない場合は、正常品と判断する（ステップＳ８）。この判断結果が表示画面７に表示される。なお、警報機を備えたものであれば、不良品であると判断した場合に警報音を発生するようにしてもよい。

本発明では、密封手段１５にて成形部品の両開口部１１，１２を密封することができ、この密封状態で、圧縮手段１６にて成形部品を軸方向に圧縮することができる。これによって、成形部品を規定内圧に高めることができる。また、圧縮して内圧を高めた状態でこの成形部品の内圧を内圧測定手段２１にて測定することができる。設定手段２２にて設定された閾値と内圧測定手段２１にて測定された内圧とを判断手段６にて比較することができる。そして、測定された内圧が設定された閾値よりも低い場合、エア漏れが生じていることであり、成形部品に穴が形成された不良品であることがわかる。また、測定された内圧が設定された閾値よりも低くなっていない場合、エア漏れが生じておらず、良品であることがわかる。

このため、本発明では、画像処置装置やＣＣＤカメラや回転駆動装置を必要とせず、しかも、成形部品を圧縮するものであるので、吸着機構を必要とすることなく、成形部品の欠陥を安定して検出することができる。すなわち、本発明では、等速自在継手用ブーツ１等の成形部品の欠陥を安定して効率的にしかも安価に検出することができる。規定内圧に高めた時点から所定時間を経過するまで、測定せずに、所定時間を経過したのち測定するようにすれば、微小な穴が形成されて、僅かずつであっても内圧が低下するものであっても、内圧が低下する欠陥があると判定でき、検出精度の向上を図ることができる。

密封手段１５を一対の押付部材を備えたものにて構成でき、構成の簡略化を図ることができ、また、シール部材２ｂ、３ｂを付設することによって、密封機能の向上を図ることができ、開口部１１，１２からのエア漏れを有効に防止して、検出精度の向上を図ることができる。

圧縮手段１６が押付部材を相互に接近させるものであれば、この圧縮手段１６の構成の簡略化を図ることができる。内圧測定手段２１は、前記押付部材のいずれか一方側に付設された圧力センサ５を備えたもので構成でき、安定した内圧の測定が可能であるとともに、装置のコンパクト化を図ることができる。

本発明の等速自在継手用ブーツ１によれば、前記欠陥検査装置にて欠陥の検査が行われたものであり、不良品が出荷されることがない。安定した性能を発揮できる等速自在継手用ブーツとなる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、規定内圧や内圧測定までの所定時間や閾値等は任意で設定できる。すなわち、穴が形成されていない時の内圧と、穴が形成されてこの穴を介したエア漏れと判断できる程度の内圧差があればよい。

内圧測定手段２１を構成する圧力センサ５を、前記実施形態では、載置台２側に設けていたが、他の実施形態として、押圧台３側に設けてもよい。また、成形部品を圧縮する際、前記実施形態では、押圧台３側を下降させるものであったが、逆に、載置台２側を上昇降させるようにしてもよく、さらには、載置台２と押圧台３との両者を相互に接近させるものであってもよい。

また、成形部品としては、等速自在継手用ブーツに限るものではなく、カメラ用の遮光ブーツ等の他の部品であってよい。また、成形部品は、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーにて形成される樹脂製ブーツであっても、クロロプレンゴム等を使用したゴム製ブーツであってもよい。

等速自在継手は、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手（バーフィールド型やアンダーカットフリー型等）であっても、等角度変位のみならず軸方向変位も許容する摺動式等速自在継手（ダブルオフセット型やクロスグルーブ型やトリポード型等）であってもよい。

なお、前記実施形態では、表示画面を備えたものであったが、このような表示画面を省略して、不良品と判断した場合に警報機によって警報するものであってもよい。

１ ブーツ
１ｃ 蛇腹部
１ｂ 小径部
１ａ 大径部
２ｂ、３ｂ シール部材
５ 圧力センサ
６ 判断手段
１１，１２ 開口部
１５ 密封手段
１６ 圧縮手段
１７ 維持手段
２１ 内圧測定手段
２２ 設定手段

Claims (8)

1. 屈曲及び伸縮可能な蛇腹部を備え、軸方向両端部が開口した弾性材料からなる成形部品の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
   前記成形部品の両開口部を密封した状態で、成形部品に対して軸方向内方に圧縮してこの成形部品内の内圧を規定内圧に高めた後、この圧縮状態を所定時間維持し、その後、この圧縮状態のまま成形部品内の内圧を測定し、この測定した内圧に基づいて成形部品の良否を判断することを特徴とする欠陥検査方法。
2. 前記成形部品が等速自在継手用ブーツであることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
3. 屈曲及び伸縮可能な蛇腹部を備え、軸方向両端部が開口した弾性材料からなる成形部品の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
   成形部品の両開口部を密封する密封手段と、成形部品に対して軸方向内方に圧縮してこの成形部品内の内圧を規定内圧に高める圧縮手段と、成形部品内の内圧を測定する内圧測定手段と、欠陥判断基準となる閾値を設定する設定手段と、この設定手段にて設定された閾値と前記内圧測定手段にて測定された内圧とを比較して成形部品の良否を判断する判断手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
4. 圧縮手段による圧縮状態を維持する維持手段を備え、維持手段にて圧縮状態を維持したまま維持開始から所定時間経過後に前記判断手段による良否の判断を行うことを特徴とする請求項３に記載の欠陥検査装置。
5. 前記密封手段は、成形部品の両開口部をそれぞれ施蓋した状態で挟持する一対の押付部材を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の欠陥検査装置。
6. 各押付部材は、成形部品の開口部開口縁に密接するシール部材が付設されていることを特徴とする請求項５に記載の欠陥検査装置。
7. 内圧縮手段は、押付部材を相互に接近させて前記蛇腹部を軸方向に圧縮する駆動機構にて構成することを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
8. 内圧測定手段は、前記押付部材のいずれか一方側に付設された圧力センサを備えていることを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に欠陥検査装置。

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