JP7372952B2 - 柱状ハニカム構造体の検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Description
柱状ハニカム構造体の検査装置であって、
柱状ハニカム構造体は、外周側壁と、外周側壁の内周側に配置され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面に目封止部を有する複数の第1セルと、外周側壁の内周側に配置され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面に目封止部を有し、第二底面が開口する複数の第2セルとを備え、複数の第1セルと複数の第2セルは隔壁を挟んで交互に隣接配置されており、
第一開口と、第一開口に対して鉛直方向下側に設けられた第二開口とを備え、柱状ハニカム構造体の第二底面を下側にして挿入可能な筒状中空部、
筒状中空部を周回するように設置され、柱状ハニカム構造体の外周側壁の全周を押圧して柱状ハニカム構造体を保持するための第一遮光性バルーンチャック、
筒状中空部を周回するように設置され、柱状ハニカム構造体の外周側壁の全周を押圧して柱状ハニカム構造体を保持するための第二遮光性バルーンチャックであって、第一遮光性バルーンチャックの鉛直方向下側に間隔を置いて設置された第二遮光性バルーンチャック、
柱状ハニカム構造体が筒状中空部内で保持されている状態で、第一底面に向かって上方から光を照射するための光照射器、及び、
第一底面に対して光を照射することで得られる、第二底面からの透過光を撮像するためのカメラ、
を備えている検査装置。
[2]
第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックの間隔をD、柱状ハニカム構造体の第一底面から第二底面までの長さをLとすると、1.5≦L/D≦10である[1]に記載の検査装置。
[3]
少なくとも第二遮光性バルーンチャックは、柱状ハニカム構造体の第一底面から第二底面までの長さの中心よりも第二底面に近い側で柱状ハニカム構造体の外周側壁と接触するように構成されている[1]又は[2]に記載の検査装置。
[4]
第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックは、JIS K6253-3:2012に準拠してタイプAデュロメータ硬さ試験で測定される硬度が55~75のバルーンを備える[1]~[3]の何れか一項に記載の検査装置。
[5]
第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックは、柱状ハニカム構造体を保持した状態で筒状中空部の中心軸を回転軸として一緒に回転可能に構成されている[1]~[4]の何れか一項に記載の検査装置。
[6]
柱状ハニカム構造体の第二底面からの透過光の下流側に開口部及び閉鎖部を備えており、開口部を通過した光のみをカメラが撮像可能に構成されている[5]に記載の検査装置。
[7]
開口部は、柱状ハニカム構造体の第二底面の一部の領域であって、前記中心軸から外周側壁まで延びる連続した領域を含む領域からの透過光が通過可能な位置に設置されている[6]に記載の検査装置。
[8]
第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックの間隔が20~80mmである[1]~[7]の何れか一項に記載の検査装置。
[9]
[1]~[8]の何れか一項に記載の検査装置を用いた柱状ハニカム構造体の検査方法であって、
筒状中空部内に、第二底面を鉛直方向下側にして柱状ハニカム構造体を挿入する工程Aと、
第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックのそれぞれが有するバルーンを膨らませて柱状ハニカム構造体の外周側壁の全周を押圧することにより、柱状ハニカム構造体を筒状中空部内で保持する工程Bと、
柱状ハニカム構造体が筒状中空部内で保持されている状態で、光照射器から第一底面に向かって光を照射する工程Cと、
第一底面に対して光を照射することで得られる、第二底面からの透過光をカメラで撮像する工程Dと、
を含む検査方法。
[10]
工程Bでは、第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックのそれぞれが有するバルーンを同時に膨らませる[9]に記載の検査方法。
[11]
工程Bにおいて、第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックは、0.05MPa~0.35MPaのガス圧で柱状ハニカム構造体の外周側壁を押圧することにより、柱状ハニカム構造体を筒状中空部内で保持する[9]又は[10]に記載の検査方法。
[12]
工程Dにおいては、第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックを、柱状ハニカム構造体を保持した状態で筒状中空部の中心軸を回転軸として一緒に回転させながら、柱状ハニカム構造体の第二底面からの透過光の下流側に備えられた開口部を通過した光のみをカメラで繰り返し撮像することを含む[6]に従属する[9]~[11]の何れか一項に記載の検査方法。
図1A及び図1Bには、ウォールフロー型の自動車用排ガスフィルタ及び/又は触媒担体として適用可能な柱状ハニカム構造体100の模式的な斜視図及び断面図がそれぞれ例示されている。この柱状ハニカム構造体100は、外周側壁102と、外周側壁102の内周側に配置され、第一底面104から第二底面106まで延び、第一底面104が開口して第二底面106に目封止部109を有する複数の第1セル108と、外周側壁102の内周側に配置され、第一底面104から第二底面106まで延び、第一底面104に目封止部109を有し、第二底面106が開口する複数の第2セル110とを備える。この柱状ハニカム構造体100においては、第1セル108及び第2セル110が隔壁112を挟んで交互に隣接配置されている。外周側壁102の外表面が柱状ハニカム構造体100の側面103を形成する。
図2A~図2Eには、本発明の一実施形態に係る柱状ハニカム構造体の検査装置について、装置構成及び検査手順を説明するための模式的な側面構造図が示されている。また、図3には、第一遮光性バルーンチャック、第二遮光性バルーンチャック、及び筒状中空部を備えたホルダーの構成を示す模式的な側面構造図が示されている。
第一開口213aと、第一開口213aに対して鉛直方向下側に設けられた第二開口213bとを備え、柱状ハニカム構造体100の第二底面106を下側にして挿入可能な筒状中空部211、
筒状中空部211を周回するように設置され、柱状ハニカム構造体100の外周側壁102の全周を押圧して柱状ハニカム構造体100を保持するための第一遮光性バルーンチャック214、
筒状中空部211を周回するように設置され、柱状ハニカム構造体100の外周側壁102の全周を押圧して柱状ハニカム構造体100を保持するための第二遮光性バルーンチャック215であって、第一遮光性バルーンチャック214の鉛直方向下側に間隔を置いて設置された第二遮光性バルーンチャック215、
柱状ハニカム構造体100が筒状中空部211内で保持されている状態で、第一底面104に向かって上方から光を照射するための光照射器242、及び、
第一底面104に対して光を照射することで得られる、第二底面106からの透過光を撮像するためのカメラ245、
を備える。
(1)仮に一つのバルーンが破損した場合でも柱状ハニカム構造体の落下を防止することが可能となる。
(2)一つの大きなバルーンを膨らますよりも、二つの小さなバルーンを膨らます方がバルーンを膨らます時間を短縮できる。
(3)一つ当たりのバルーンが小さくできるので、柱状ハニカム構造体の側面の凹凸に追随して膨張しやすくなり、側面とバルーンの間に隙間ができにくく、バルーンによる側面の被覆面積が同じ場合に、光の漏れを防止する効果が高くなる。
上述した検査装置200を用いた柱状ハニカム構造体100の検査方法の一実施形態について、図2A~図2E、図3を参照しながら説明する。
目封止部の異常有無(異常な穴開き箇所の有無)が既知であり、高さ及び隔壁厚みが異なる複数種類の焼成後のウォールフロー型柱状ハニカム構造体を30個用意した。用意した柱状ハニカム構造体の仕様は以下である。
材質:炭化ケイ素
形状:円柱状
高さ(L):127~178mm
直径:144mm
セルの延びる方向に垂直な断面におけるセル形状:略四角形
セル密度:300セル/in2
隔壁の厚み:0.254~0.305mm
<A.第一遮光性バルーンチャック214と第二遮光性バルーンチャック215>
(1)バルーン214a、215aはそれぞれ、円筒状の筒状中空部211の中心軸Xに対して直交する方向に筒状中空部211を周回するようにして配置した。
(2)第一遮光性バルーンチャック214と第二遮光性バルーンチャック215の間隔Dは39mmとした。この結果、L/Dは3.3~4.6となった。
(3)遮光性バルーン214a、215aの材質はCNR(クロロプレンゴム(CR)とニトリルゴム(NBR)の複合材)とした。
(4)遮光性バルーン214a、215aの生地は、JIS L1055:2009(照度10,000lx)で規定される遮光率が99%以上であった。
(5)遮光性バルーン214a、215aは、JIS K6253-3:2012に準拠してタイプAデュロメータ硬さ試験で測定される硬度が65であった。
(6)遮光性バルーン214a、215aを膨張させる流体は空気とし、柱状ハニカム構造体100の外周側壁102を押圧する際の各バルーン214a、215a内のガス圧は0.1MPaとした。
(7)柱状ハニカム構造体100の高さ方向に座標軸を取り、下側の第二底面106の座標値を0とし、上側の第一底面104の座標値を100とすると、第一遮光性バルーンチャック214のバルーン214aは、25~40の座標値の範囲において外周側壁102と接触するように構成されていた。また、第二遮光性バルーンチャック215のバルーン215aは、5~10の座標値の範囲において外周側壁102と接触するように構成されていた。
(8)バルーン214a、215aのそれぞれの鉛直方向長さは、柱状ハニカム構造体100の高さ全体の10~15%であった。
(9)バルーン214a、215aは同時に膨らませた。
<B.検査室240>
光漏れ検査は暗室で行った。
<C.光照射器242>
光照射器:キセノンランプ
照度場所ムラ:任意の150mm×150mmの正方形領域内で、最大照度Aに対する最小照度Bの比率(B/A)が0.75以上
第一底面の照度:3万lux以上
<D.カメラ245>
分類:エリアカメラ
画素数:2048×2048
画素分解能:150μm/pix
<E.開口部246a>
一度の撮像により生成される第二底面106の部分面積の、第二底面106の全体面積に対する比率:50%
工程A:ホルダー210の筒状中空部211内に、第二底面106を鉛直方向下側にして柱状ハニカム構造体100を挿入した。
工程B:第一遮光性バルーンチャック214と第二遮光性バルーンチャック215のそれぞれが有するバルーン214a、215aを膨らませて柱状ハニカム構造体100の外周側壁102の全周を側面103から押圧することにより、柱状ハニカム構造体100を筒状中空部211内で保持した。
工程C:柱状ハニカム構造体100を保持するホルダー210を、中空ターンテーブル230と一緒に検査室240内に搬送後、検査室240のシャッター241を閉めて外部からの光を遮断し、柱状ハニカム構造体100が筒状中空部211内で保持されている状態で、上方にある光照射器242から第一底面104に向かって光を照射した。
工程D:第一遮光性バルーンチャック214及び第二遮光性バルーンチャック215を、柱状ハニカム構造体100を保持した状態で筒状中空部211の中心軸Xを回転軸として一緒に回転させながら、柱状ハニカム構造体100の第二底面106からの透過光の下流側に備えられた開口部246aを通過した光をカメラ245で繰り返し撮像し、第二底面106の全体の検査画像を得た。撮像はn回目の撮像領域とn+1回目の撮像領域を重ねながら行い、全体の検査画像を得るのに30回撮像した。この試験では、輝度が0~255の段階に分類可能な検査画像に対して、輝度10以上で100pixel(約2.25mm2)以上の大きさの輝点が確認できた場合に目封止部109に穴が開いており、不合格品であると判定した。
第一遮光性バルーンチャック214を取り外して使用しなかった。すなわち、第二遮光性バルーンチャック215のみで遮光した他は、実施例と同じ条件及び手順で光漏れ検査を行った。結果を表1に示す。
102 :外周側壁
103 :側面
104 :第一底面
106 :第二底面
108 :第1セル
109 :目封止部
110 :第2セル
112 :隔壁
200 :検査装置
210 :ホルダー
211 :筒状中空部
213a :第一開口
213b :第二開口
214 :第一遮光性バルーンチャック
214a :第一遮光性バルーン
214b :流路
215 :第二遮光性バルーンチャック
215a :第二遮光性バルーン
215b :流路
216 :共通流路
217 :流体供給源
218 :バルブ
230 :中空ターンテーブル
232 :モータ
233 :歯車
234 :歯車
240 :検査室
241 :シャッター
242 :光照射器
242a :光源
243 :暗室
244 :ミラー
245 :カメラ
245a :レンズ
246 :床
246a :開口部
246b :閉鎖部
250 :レール
252 :電動シリンダー
253 :受け台
254 :昇降機
Claims (12)
- 柱状ハニカム構造体の検査装置であって、
柱状ハニカム構造体は、外周側壁と、外周側壁の内周側に配置され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面に目封止部を有する複数の第1セルと、外周側壁の内周側に配置され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面に目封止部を有し、第二底面が開口する複数の第2セルとを備え、複数の第1セルと複数の第2セルは隔壁を挟んで交互に隣接配置されており、
第一開口と、第一開口に対して鉛直方向下側に設けられた第二開口とを備え、柱状ハニカム構造体の第二底面を下側にして挿入可能な筒状中空部、
筒状中空部を周回するように設置され、柱状ハニカム構造体の外周側壁の全周を押圧して柱状ハニカム構造体を保持するための第一遮光性バルーンチャック、
筒状中空部を周回するように設置され、柱状ハニカム構造体の外周側壁の全周を押圧して柱状ハニカム構造体を保持するための第二遮光性バルーンチャックであって、第一遮光性バルーンチャックの鉛直方向下側に間隔を置いて設置された第二遮光性バルーンチャック、
柱状ハニカム構造体が筒状中空部内で保持されている状態で、第一底面に向かって上方から光を照射するための光照射器、及び、
第一底面に対して光を照射することで得られる、第二底面からの透過光を撮像するためのカメラ、
を備えている検査装置。 - 少なくとも第二遮光性バルーンチャックは、柱状ハニカム構造体の第一底面から第二底面までの長さの中心よりも第二底面に近い側で柱状ハニカム構造体の外周側壁と接触するように構成されている請求項1に記載の検査装置。
- 第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックは、JIS K6253-3:2012に準拠してタイプAデュロメータ硬さ試験で測定される硬度が55~75のバルーンを備える請求項1又は2に記載の検査装置。
- 第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックは、柱状ハニカム構造体を保持した状態で筒状中空部の中心軸を回転軸として一緒に回転可能に構成されている請求項1~3の何れか一項に記載の検査装置。
- 柱状ハニカム構造体の第二底面からの透過光の下流側に開口部及び閉鎖部を備えており、開口部を通過した光のみをカメラが撮像可能に構成されている請求項4に記載の検査装置。
- 開口部は、柱状ハニカム構造体の第二底面の一部の領域であって、前記中心軸から外周側壁まで延びる連続した領域を含む領域からの透過光が通過可能な位置に設置されている請求項5に記載の検査装置。
- 第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックの間隔が20~80mmである請求項1~6の何れか一項に記載の検査装置。
- 請求項1~7の何れか一項に記載の検査装置を用いた柱状ハニカム構造体の検査方法であって、
筒状中空部内に、第二底面を鉛直方向下側にして柱状ハニカム構造体を挿入する工程Aと、
第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックのそれぞれが有するバルーンを膨らませて柱状ハニカム構造体の外周側壁の全周を押圧することにより、柱状ハニカム構造体を筒状中空部内で保持する工程Bと、
柱状ハニカム構造体が筒状中空部内で保持されている状態で、光照射器から第一底面に向かって光を照射する工程Cと、
第一底面に対して光を照射することで得られる、第二底面からの透過光をカメラで撮像する工程Dと、
を含む検査方法。 - 第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックの間隔をD、柱状ハニカム構造体の第一底面から第二底面までの長さをLとすると、1.5≦L/D≦10である請求項8に記載の検査方法。
- 工程Bでは、第一遮光性バルーンチャックと第二遮光性バルーンチャックのそれぞれが有するバルーンを同時に膨らませる請求項8又は9に記載の検査方法。
- 工程Bにおいて、第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックは、0.05MPa~0.35MPaのガス圧で柱状ハニカム構造体の外周側壁を押圧することにより、柱状ハニカム構造体を筒状中空部内で保持する請求項8~10の何れか一項に記載の検査方法。
- 工程Dにおいては、第一遮光性バルーンチャック及び第二遮光性バルーンチャックを、柱状ハニカム構造体を保持した状態で筒状中空部の中心軸を回転軸として一緒に回転させながら、柱状ハニカム構造体の第二底面からの透過光の下流側に備えられた開口部を通過した光のみをカメラで繰り返し撮像することを含む請求項5に従属する請求項8~11の何れか一項に記載の検査方法。
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