WO2005052503A1

WO2005052503A1 - 形状測定装置

Info

Publication number: WO2005052503A1
Application number: PCT/JP2004/016994
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Sato; Tadayoshi Yasui; Akihiro Mizutani
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2005-06-09
Also published as: EP1688703A4; US20070144024A1; EP1688703A1; PL1688703T3; KR100798718B1; JPWO2005052503A1; JP4515386B2; EP1688703B1; US7343690B2; KR20060105793A

Abstract

　形状測定装置１は、セグメントが複数列並べられて接合された被測定物１を一方向に相対的に移動させながら被測定物の形状を測定する。セグメントの各列に対応して設けられ、上記相対的な移動に伴って被測定物の端面１ａ上を転動しながら端面１ａの凹凸に倣って変位するローラ３１と、各ローラ３１に対応して設けられ、ローラ３１の変位量を検出する検出手段３５と、検出手段３５が検出したローラ３１の変位量に基づいて被測定物１の形状データを算出する演算手段３７とを備える。形状測定装置１は、セグメントが列状となって接合されているＤＰＦ等の被測定物の形状を正確に、且つ迅速に測定することが出来る。

Description

明細書

形状測定装置

技術分野

[0001] 本発明は、セグメントが複数列となるように接合されたディーゼルパティキュレートフィルタ等の被測定物の形状を測定する形状測定装置に関する。背景技術

[0002] 近時の多くのディーゼルエンジンには、ディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF) がマフラー等の排気系内に組み込まれており、その DPFによって排ガスに含まれているパティキュレートを除去するしくみを有している。この DPFは、炭化珪素等の焼結体力ゝらなるセグメントが接合材を介して複数接合されることにより、ディーゼルェンジンのマフラーに合わせた円柱形、楕円柱形等の外形に成形される。セグメントは、外形が矩形筒状、正方形筒状に成形されており、複数の列となるように整列状態で接合され、接合の後、上述した円柱形等に研削加工することにより、マフラーに合わせた外形に成形される。

[0003] このような DPFは押し具を用いてマフラー内に組み込まれる力 DPFは、傾くことなくマフラー内に押し込まれることが排ガスの洩れ防止や装着安定性等の観点力好ましぐ端面の平面度や平行度が一定の許容範囲内であることが必要となっている。しかしながら、セグメントが焼結体力もなるため、長さがばらつき易ぐしかも接合材が端面からはみ出している場合もあるため、 DPFの端面が不均一となり、許容範囲外の形状となるものが存在する。このため、許容範囲内の形状の DPFだけを選択するために、 DPFの形状測定が必要となっている。従来における DPFの形状測定は、以下のような方法によって行われて、る。

[0004] (1)ダイヤルゲージ、リニアゲージ力もなる多数の測定子を、各セグメントに対応するように配置し、セグメントの端面に測定子を同時に押し当てることにより、その高さを測定する。

[0005] (2)ダイヤルゲージ、リニアゲージ力もなる測定子を 1本とし、作業者が DPFを回転移動させながら端面のデータを測定する。 [0006] (3) DPFを、ターンテーブル上に設置し、回転させながらイメージセンサによって D PFのエッジを検出して、 DPFの全周の高さを計測する（特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開昭 55-37918号公報

発明の開示

[0007] し力しながら、従来の測定方法では、次のような問題点をそれぞれ有して、る。

[0008] 即ち、 (1)の方法では、得られるデータ量が多くなり、データ処理が遅くなる。又、セグメントだけに対する測定のため、接合材のはみ出しを測定することが出来ず、正確なデータを得ることが出来ない。更に、測定に際しては、 DPFを停止させた状態とする必要があり、 DPFを流しながらの連続測定が出来ず、迅速で大量の処理に不向きとなっている。

[0009] (2)の方法では、一の DPFを測定するタクトが長くなる。又、自動化が難しいばかりでなく、 DPFを流しながらの連続測定が出来な、。

[0010] (3)の方法では、 DPFの外周部の高さ情報だけのため、平面度や平行度を測定することが出来ないとともに、接合材のはみ出しを測定することが出来ず、正確なデータを得ることが出来ない。又、オーパル等の異形の DPFに対する測定が出来ない。

[0011] 本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、複数のセグメントを接合した DPF等の被測定物に対し、各セグメントや接合材の状態を確実に得ることが出来、平面度や平行度を正確に測定出来るとともに、迅速且つ大量処理を行うことが可能な形状測定装置を提供することを目的とする。研究が重ねられた結果、以下の手段により、上記目的が達成出来ることが見出された。

[0012] 本発明によれば、セグメントが複数列並べられて接合された被測定物を一方向に相対的に移動をさせながら前記被測定物の形状を測定する装置であって、上記セグメントの各列に対応して設けられ、上記相対的な移動に伴って被測定物の端面上を転動しながら端面の凹凸に倣って変位する複数のローラと、その複数のローラの各々に対応して設けられ、それぞれのローラの変位量を検出する検出手段と、その検出手段が検出した上記ローラの変位量に基づいて上記被測定物の形状データを算出する演算手段と、を備えてヽる形状測定装置が提供される。

[0013] 本発明の形状測定装置は、セグメントの各列に対応して設けられたローラが被検査物の端面を転動しながら端面の凹凸に倣って上下動等の変位を行い、この変位量を検出手段が検出し、検出値に基づいて演算手段が形状データを算出する。この発明では、ローラがセグメントの列に対応して設けられるため、全てのセグメント列に対する測定を行うことが出来るとともに、セグメントの間でセグメントの接合を行う接合材に対する測定を行うことが出来る。このため、被測定物の平面度、平行度を確実に測定出来、正確な測定が可能となる。更に、被測定物及びローラを相対的に一方向に移動させながら測定を行うことが出来るため、連続的な処理が可能であり、大量処理を行うことが出来る。

[0014] 本発明の形状測定装置においては、上記検出手段は、上記ローラが回転自在に取り付けられたローラフレームに接触しており、ローラの上記変位に伴って変位するローラフレームの変位量を検出する接触プローブであることが好ましい。この好ましい態様では、ローラフレームに接触する接触プローブを検出手段として用いるため、プローブにはワーク進行方向の力が加わらず、上下の変位のみが伝わり、簡単な構造であっても正確な検出が可能になるとともにプローブ寿命の向上をもたらす。

[0015] 又、本発明の形状測定装置においては、上記ローラが、カムフォロアであることが好ましい。この好ましい態様では、ローラとしてカムフォロアを用いるため、ローラの転力 Sりにより接触子の摩耗を減らし、被測定物の端面の凹凸に合わせた変位を正確に測定することが可能となる。

[0016] 本発明の形状測定装置は、全てのセグメント列に対する測定及びセグメントの接合を行う接合材に対する測定を行うことが出来るため、被測定物の平面度、平行度を確実、且つ迅速に測定出来、更には、被測定物及びローラの相対的な移動を行う測定のため、連続的な処理が可能であり、大量処理を行うことが出来る。

[0017] 本発明の形状測定装置の好ましい態様によれば、上記効果に加えて、プローブにはワーク進行方向の力が加わらず、上下の変位のみが伝わり、簡単な構造であっても正確な検出が可能となる。

[0018] 本発明の形状測定装置の好ましい態様によれば、上記効果に加えて、接触子の摩耗を減らし、被測定物の端面の凹凸に合わせた変位を確実に行うことが出来るため、正確に測定することが可能となる。図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の形状測定装置の一実施形態を示す全体正面図である。

[図 2]本発明の形状測定装置の一実施形態を示す平面図である。

[図 3]ローラの配置部分を示す平面図である。

[図 4]配置したローラと DPFとの関係を示す正面図である。

[図 5]ローラの配置状態を示す側面図である。

[図 6]測定データの一例を示す特性図である。

[図 7]セグメントの一例の斜視図である。

[図 8]図 7の A— A線断面図である。

[図 9]DPFの斜視図である。

符号の説明

[0020] 1- --DPF, la"'DPFの端面、 11…形状測定装置、 12…移動部、 13…測定部、 18 …載置台、 22· ··測定台、 31· ··ローラ、 33· ··ローラフレーム、 35· ··接触プローブ、 37 …演算手段。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、本発明の実施の形態について、適宜、図面を参酌しながら説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなぐ本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得る力好適な手段は以下に記述される手段である。

[0022] 図 1一図 5は、本発明の形状測定装置の一実施形態を示す図であり、図 6は、測定結果のグラフの一例を示す図であり、図 7及び図 8は、セグメントの一例を示す図であり、図 9は被測定物としての DPFの一例を示す図である。

[0023] 本発明の形状測定装置は、図 9に示される DPF1、その他の形状の被測定物に適用されるものであり、図 7—図 9を参照して DPF1を説明する。 DPF1は、図 7及び図 8 に示されるセグメント 2が接合材 9を介して接合されることにより構成されている。 [0024] セグメント 2は、図 7及び図 8に示されるように、多孔質の隔壁 6によって仕切られた多数の流通孔 5を有している。流通孔 5はセグメント 2を軸方向に貫通しており、隣接している流通孔 5における一端部が充填材 7によって交互に目封じされている。即ち、一の流通孔 5においては、左端部が開口している一方、右端部が充填材 7によって目封じされており、これと隣接する他の流通孔 5においては、左端部が充填材 7によつて目封じされるが、右端部が開口されている。

[0025] このような構造とすることにより、図 8の矢印に示されるように、排ガスは左端部が開口して、る流通孔に流入した後、多孔質の隔壁 6を通過して他の流通孔 5から流出する。そして、隔壁 6を通過する際に排ガス中のパティキュレートが隔壁 6に捕捉されるため、排ガスの浄ィ匕を行うことが出来る。尚、セグメント 2は、正方形断面となっているが、三角形断面、六角形断面等の適宜の断面形状とすることが出来、流通孔 5の断面形状も、三角形、六角形、円形、楕円形、その他の形状とすることが出来る。

[0026] DPF1は、このようなセグメント 2が複数列に整列され、整列された状態で、接合材 9 によって接合されて製造される。そして、セグメント 2の接合の後、円形断面、楕円形断面、三角形断面等の適宜の断面となるように研削加工され、周囲をコート材 4によつて被覆されるようになって、る。

[0027] セグメント 2の材料としては、強度、耐熱性の観点から、コージエライト、ムライト、ァルミナ、スピネル、炭化珪素、炭化珪素 -コージヱライト系複合材、珪素 -炭化珪素複合材、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、 Fe— Cr~Al 系金属からなる群から選択される 1種若しくは複数種を組み合わせた材料が使用され、特に、炭化珪素又は珪素 -炭化珪素複合材料が良好である。

[0028] セグメント 2の製造は、上述した中から選択された材料に、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、カノレボキシメチノレセノレ口ース、ポリビュルアルコール等のバインダ、界面活性剤や水等を添加して、可塑性の坏土とし、この坏土を押出成形することにより、隔壁 6によって仕切られた軸方向に貫通する多数の流通孔 5を有するハ-カム形状とする。そして、これをマイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼結することによりセグメント 2とする。

[0029] セグメント 2を接合する接合材 9の材料としては、セグメント 2の材料に合ったものが使用され、例えば、炭化珪素、窒化珪素、コージライト、アルミナ、ムライト等の無機粒子又は繊維とコロイダルシリカ、コロイダルアルミナ等のコロイダルゾルの混合物に、必要に応じて金属繊維等の金属、造孔材、各種セラミックスの粒子等を添加した材料を選択することが出来る。

[0030] 次に、この実施形態の形状測定装置について説明する。形状測定装置 11は、図 1 に示されるように被測定物としての DPF1を直線的に移動させるための移動部 12と、 DPF1の端面を測定するための測定部 13とを備えている。

[0031] 移動部 12は、フロア 14上に載置される架台 15を有している。架台 15の上部には、一方向（左右方向）に向力つて水平状に延びるボールネジ等力もなる送りロッド 16が設けられているとともに、送りロッド 16と同じ方向に延びるガイドロッド 17が設けられている。

[0032] ガイドロッド 17には、 DPF1が載置された載置台 18がスライドするように係合している。載置台 18の下部には、減速機構を備えた移動用モータ 19が取り付けられており、この移動用モータ 19に送りロッド 16が嚙合状態で貫通している。このような構造では、移動用モータ 19が駆動することにより、載置台 18がガイドロッド 17に沿って右側から左側に向力つて直線的に移動し、この移動中に測定部 13による DPF1に対する端面 laの測定が行われる。

[0033] 測定部 13は、架台 15の略中央部力も垂直状となって立ち上がる 2本の支柱 21と、支柱 21に沿って上下動可能に取り付けられた測定台 22とを備えている。又、支柱 2 1の間には、ボールネジ等力もなる上下送りロッド 23が垂直状に設けられている。支柱 21の上端部には、モータ台 24が固定されており、このモータ台 24に上下用モータ 25が取り付けられている。上下用モータ 25は、歯車機構 26を介して上下送りロッド 23に嚙合しており、その駆動により上下送りロッド 23を回転させる。この回転により、測定台 22が上下動することが出来る。測定台 22には、 DPF1の端面 laを測定する複数のローラ 31が取り付けられるものである。

[0034] ローラ 31は、整列状となっている DPF1のセグメント 2の各列に対応するように設けられている。即ち、載置台 18に載置される DPF1が、その送り方向と直交する方向に沿って複数のセグメント列を有している場合、各セグメントに対応した数のローラ 31が設けられるものである。このように、ローラ 31が DPF1のセグメント 2の各列に対応するように設けられることにより、ローラ 31はその列内にある全てのセグメント 2の端面を測定することが出来る。これに加えて、ローラ 31はセグメント 2を接合している接合材 9 に接触して、そのはみ出し量を測定することが出来る。

[0035] この実施の形態において、ローラ 31は図 2及び図 3に示されるように、横並状で、且つ隣接するローラ 31同士が相互に千鳥状に配置されるものである。このような千鳥状の配置構造とすることにより、全てのローラ 31をコンパクトに配置することが出来るため、配置スペースを少なくすることが出来るメリットがある。

[0036] ローラ 31は、図 4及び図 5に示されるように、略水平なローラフレーム 33に、それぞれ回転可能に支持されている。従って、 DPF1が移動してその端面 laが接触することにより、ローラ 31は端面 laに接触しながら転動することが出来る。

[0037] 又、この実施形態において、ローラとしては、カムフォロアが使用されている。カムフォロアは、外輪の内部に針状コ口が設けられた軸受であり、回転トルクが小さぐ DPF 1の端面 laとの接触により外輪が良好に回転することが出来る。従って、接触子の磨耗を減らすとともに、 DPF1の端面 laの凹凸に良好に追随して変位することが出来、高精度な測定を行うことが出来る。

[0038] 各ローラフレーム 33は、測定台 22から垂下する支持ロッド 34に上下動可能に取り付けられており、ローラ 31が上下方向に変位するとローラフレーム 33も同方向に同量だけ変位するようになっている。このような構造では、ローラ 31が DPF1の端面 la を転動する際に、ローラ 31は端面 laの凹凸に倣って上下方向に変位し、これと同時にそのローラフレーム 33が同様に変位する。

[0039] 以上にカ卩えて、ローラ 31の変位量を検出する検出手段としての接触プローブ 35が、ローラ 31と対応するように配置されている。接触プローブ 35は、図 4に示されるように、測定台 22から垂下し、その検出ヘッド 35aが各ローラフレーム 33の上端面に接触している。

[0040] 従って、接触プローブ 35は、ローラフレーム 33が上下方向に変位することにより、その変位量を検出する。これにより、接触プローブ 35はローラフレーム 33を介して各ローラ 31の変位量を検出するようになっている。 [0041] それぞれの接触プローブ 35が検出したローラの変位量は、図 1に示される演算手段 37に出力される。演算手段 37は、この変位量に基づいて DPF1の形状データを算出するものであり、パソコン等が使用される。演算手段 37による形状データの算出は、 DPF1が載置される移動部 12の載置台 18の上面を基準として行うことが出来る

[0042] 尚、移動部 12には、図 2に示されるようにワーク検知センサ 41及びストロークエンドセンサ 42が配置されている。ワーク検知センサ 41は、測定部 13近傍に配置されており、載置台 18に載置されて移動する DPF1の先端側面を検出することにより、測定部 13に入る DPF1の検出開始信号を出力する。

[0043] 図 6は、ローラ 31の変位量を DPF1との相対移動距離に対応してプロットした特性図であり、ローラ 31が DPF1の端面 laを転動することにより得られるものである。 T1 は、 DPF1の高さの最小値、 T2は最大値であり、 Fは傾きを補正した変位量の幅である。

[0044] DPF1の端面 laの平行度は、すべてのローラ 31から求められた差 (T2— T1)により算出することが出来る。

[0045] 又、 DPF1の端面 laの平面度は、すべてのローラ 31から求められた変位量の幅 F 力算出される。

[0046] このような実施形態では、 DPF1のセグメント 2の列に合わせてローラ 31を設け、口ーラ 31がセグメント列にならって転動することにより形状を測定するため、 DPF1の平面度や平行度等の必要な形状を測定することが出来るとともに、迅速で且つ正確な測定を行うことが出来る。

[0047] 又、セグメント列にカ卩えて接合材 9のはみ出しも測定することが出来るため、正確な形状データとすることが出来る。

[0048] 更に、 DPF1を移動させながら測定を行うため、連続的な測定が可能となり、大量処理に適したものとすることが出来る。

[0049] 本発明は、既に述べたように、以上の実施形態に限定されることなく種々変更が可能である。例えば、 DPF1を一方向に移動させて測定を行っている力ローラ 31を一方向に移動させても良ぐ DPF1及びローラ 31の双方を移動させても良い。又、ローラ 31の変位量を検出する検出手段としては、光学的な検出構造としても良ぐ磁気的な検出構造としても良い。更に、 DPF1としては、楕円柱状、多角柱状、その他の形状のものを被測定物として用いることが出来る。これにカ卩えて、被測定物としては、セグメントが列状となって接合された構造であれば良ぐ DPF以外のワークに同様に適用することが出来る。

産業上の利用可能性

本発明の形状測定装置は、セグメントが複数列並べられて接合されたあらゆる被測定物の形状を測定する手段として有用である。特に、被測定物がディーゼルェンジンパティキュレートフィルタである場合に、好適に利用される。

Claims

請求の範囲

[1] セグメントが複数列並べられて接合された被測定物を一方向に相対的に移動をさせながら前記被測定物の形状を測定する装置であって、

前記セグメントの各列に対応して設けられ、前記相対的な移動に伴って被測定物の端面上を転動しながら端面の凹凸に倣って変位する複数のローラと、

その複数のローラの各々に対応して設けられ、それぞれのローラの変位量を検出する検出手段と、

その検出手段が検出した前記ローラの変位量に基づいて前記被測定物の形状データを算出する演算手段と、

を備えている形状測定装置。

[2] 前記検出手段は、前記ローラが回転自在に取り付けられたローラフレームに接触しており、ローラの前記変位に伴って変位するローラフレームの変位量を検出する接触プローブである請求項 1に記載の形状測定装置。

[3] 前記ローラが、カムフォロアである請求項 1又は 2に記載の形状測定装置。