WO2022054412A1 - 構造体の観察装置および観察方法 - Google Patents

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隆史 岩間
健太郎 佐藤
真治 櫻井
佳代 時枝
将平 篠塚
侑平 秋山
隆志 谷口
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Ｊｆｅスチール株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an observation device and an observation method for observing changes in structures such as automobile body parts under high temperature and low temperature.
  • the weight of the car body is being reduced for the purpose of improving fuel efficiency of automobiles (reducing CO 2 emissions).
  • Body parts called outer panel parts are arranged on the outside of the automobile, and include doors, roofs, hoods (bonnets), fenders, and back doors (tailgates).
  • Weight reduction panel thinning
  • the outer panel parts have a larger projected area than other vehicle body parts, the weight reduction effect by thinning the plate material is large. ..
  • the rigidity of the outer panel parts tends to decrease due to the thinning of the plate material, and recently, there has been a problem that the outer panel constituting the outer panel parts is deformed by the heat during painting and baking.
  • the temperature given to the outer panel parts at the time of baking is about 200 ° C.
  • the car body being produced flows through the furnace at a high temperature of around 200 ° C, so it is not possible to observe because the heat resistance of the photographing equipment and measuring equipment cannot be ensured, and thermal deformation of the outer panel occurs. I haven't figured out the cause.
  • the outer panel component is usually configured by joining the peripheral portions of the outer panel OP and the inner panel IP by welding or the like, and the outer panel for the purpose of ensuring the rigidity of the outer panel OP.
  • the reinforcing component RP is arranged between the back surface of the OP and the inner panel IP, and the inner panel IP and the reinforcing component RP are joined by welding or the like, but the outer panel OP and the reinforcing component RP are bonded with the mastic agent M. ..
  • the mastic agent M is a semi-solid (softness like a paste toothpaste) before painting and has the property of adapting to the shape of the part, foaming and expanding due to the heat of baking the paint, and hardening into a rubber-like state at room temperature after cooling. Then, by maintaining the viscoelastic property close to that of rubber, the vibration of the outer panel OP is suppressed, and by adhering to the reinforcing component RP and the outer panel OP to support the outer panel OP, the rigidity of the outer panel OP is increased. Can be improved.
  • this mastic agent M also contributes to thermal deformation of the outer panel parts, especially the outer panel OP, by solidifying from a semi-solid to a rubber-like shape during the baking process and further expanding and contracting. The details are unknown because it cannot be observed.
  • Patent Document 1 shows a method of observing thermal deformation of a roller at a high temperature in a chassis dynamometer in which an automobile is simulated on a roller. In this method, multiple radiation thermometers are used, the degree of thermal deformation of the roller is calculated from the measured value, and it is fed back to the test conditions to reduce the measurement error due to thermal deformation, enabling highly accurate measurement. I have to.
  • Patent Document 2 shows a system for controlling the quality of the painted surface of an automobile.
  • defects on the painted surface of the car body after painting are taken with a camera and recorded as an image, which is stored as a database, and the quality deteriorates due to the current painted surface and defects that occurred in the past. It makes it possible to compare the difference with the painted surface.
  • Patent Document 3 relates to a device in which a millimeter-wave radar and an infrared camera are used in combination for detecting an obstacle in front of a vehicle. Heat detection in this device is needed to determine if an obstacle is a living organism.
  • Japanese Patent No. 5358331A Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-066514 Japanese Patent No. 4427771
  • the structure observation device of the present invention that achieves the above object is A camera case having a rectangular three-dimensional shape and having a glass window made of heat-resistant and / or cold-resistant glass on at least one surface of the three-dimensional shape.
  • the camera case may have a double structure including an inner box and an outer box, and the inner box and the outer box may each have the heat insulating wall. ..
  • a lighting fixture arranged around the lens of the camera is provided, and the lens and the lighting fixture are provided in a direction orthogonal to the optical axis of the lens at least inside the glass window. It may be provided with a tubular antireflection material arranged between and.
  • the glass window has a double structure including an inner window and an outer window, and the tubular antireflection material is arranged inside the inner window and is constant in the longitudinal direction. It may have a thickness or a conical surface that is arranged between the outer window and the inner window and increases in thickness toward the outer window.
  • the observation device of the present invention may include a support frame that supports the camera case so that the direction can be changed and the support height can be changed, and the support frame supports the structure so that it can be photographed by the camera.
  • the support frame may have an engaging portion capable of engaging a carrier.
  • the structure may be an outer panel component of an automobile body.
  • the structure before and after heating or cooling and during heating or cooling are photographed by a camera using the above-mentioned observation device of the present invention, and the photographs are taken. It is characterized by observing changes in the structure before and after heating or cooling and during heating or cooling by images.
  • a camera with high-performance specifications (resolution, viewing angle, brightness, etc.) is required to simultaneously capture the deformation of the outer panel and the deformation of the mastic agent in the painting and baking process of automobile outer panel parts.
  • heat resistance of around 200 ° C. is also required.
  • heat-resistant cameras are commercially available, they have drawbacks in terms of resolution and brightness. What needs to be observed is to capture the deformation of the mastic agent applied between the outer panel and the reinforcing component, as well as the deformation due to thermal expansion and contraction of the outer panel and the reinforcing component, and the change in the gap between the two. , Normal heat resistant cameras were inadequate for their observation.
  • the observation device and the observation method of the present invention mainly focus on the ability to repeatedly use a camera with high-performance specifications such as a single-lens reflex camera, and with the above-mentioned configuration, an observation device equipped with a camera with high-performance specifications is provided at around 200 ° C. Even if the camera is placed in a high-temperature paint baking furnace or in a refrigeration tester at around 50 ° C below freezing point, the camera should be placed in an atmosphere below the upper limit of its operating temperature (for example, 40 ° C) or above the lower limit of its operating temperature (for example, 20 ° C below freezing point). I made it possible to hold it.
  • the upper limit of its operating temperature for example, 40 ° C
  • the lower limit of its operating temperature for example, 20 ° C below freezing point
  • the illuminance in the furnace is low, a lighting fixture is built in around the lens of the camera to adjust the field of view so that the desired part of the outer panel component can be photographed.
  • a tubular antireflection material between the luminaire and the camera lens in the direction orthogonal to the optical axis of the camera lens.
  • the glass window may have a single structure because the area through which heat passes is relatively small, but it is preferable to have a double structure consisting of an inner window and an outer window in order to improve heat insulation.
  • the tubular antireflection material the one with a certain thickness in the longitudinal direction is placed inside the inner window, and the conical one whose thickness increases toward the outer window is used for the outer window and the inner window. It is preferable to place it between and.
  • observation device and the observation method of the present invention can be used even when the outer panel component is heated by itself in an offline heating furnace on a trial basis and cooled to room temperature, the vehicle body itself or actual production can be used. It can also be applied when performing heating and cooling tests of individual outer panel parts such as doors, hoods, and roofs without using a line.
  • the outer panel, the reinforcing part and the mastic agent in heating and cooling the outer panel parts of the automobile under the high temperature at the time of coating baking, which could not be observed so far.
  • High-performance specifications regarding changes in the structure such as cooling to a low temperature below the lower limit of the operating temperature of a camera with high-performance specifications (for example, 20 ° C below the freezing point) and heating from that low temperature to room temperature. It became possible to observe in detail with the image of the camera of.
  • the cause of the occurrence of a defect such as thermal deformation due to the thinning of the outer panel of the outer panel component in the weight reduction of the automobile body is identified and a specific countermeasure is taken. By taking this measure, it became possible to contribute to the realization of thinning of the outer panel.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the whole observation apparatus of thermal deformation in the process of painting and baking of the outer panel part as one Embodiment of the observation apparatus of the structure of this invention. It is a partially cutaway perspective view which shows the camera case covered with the heat insulating wall in the observation apparatus of thermal deformation in the process of painting and baking the outer panel part of the said embodiment.
  • (A), (b) and (c) are, as an embodiment of the method for observing a structure of the present invention, using the observation device for thermal deformation in the coating and baking step of the outer panel component of the above embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the entire thermal deformation observation device in the coating baking step of the outer panel component as an embodiment of the structure observation device of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing the above.
  • FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a camera case covered with a heat insulating wall in an observation device for thermal deformation in a process of painting and baking an outer panel component of an embodiment.
  • the device for observing thermal deformation in the painting and baking step of the outer panel component of this embodiment has a camera case 2 having a rectangular three-dimensional shape and having a glass window 1 of heat-resistant glass on at least one surface of the three-dimensional shape.
  • a heat insulating wall 3 that covers the camera case 2 as a whole except for the glass window 1, and a fluid supply port 4 that circulates a cooling fluid in at least the camera case 2 inside the camera case 2 and inside the wall 3.
  • the fluid discharge port 5 and the thermal deformation of the door D as a structure outside the camera case 2 arranged from the glass window 1 arranged in the camera case 2 are photographed as a still image or a moving image, and the data of the photographed image is output to the outside.
  • a camera 6 having high-performance specifications for internal storage.
  • a camera 6 having this high-performance specification for example, a mirrorless single-lens type or single-lens reflex type digital camera can be used.
  • the glass window 1 has a double structure of an inner window 1a and an outer window 1b, each of which is made of heat-resistant glass.
  • the camera case 2 also has a double structure of an inner box 2a for containing the camera 6 and an outer box 2b surrounding the inner box 2a.
  • the inner box 2a is formed of, for example, a stainless steel container, an inner window 1a for observation is provided on one surface thereof, and the camera 6 is installed in the inner box 2a so that the lens faces the center of the inner window 1a.
  • the outer box 2b is also formed of, for example, a stainless steel container, and an outer window 1b that is aligned with the inner window 1a is provided on one surface thereof, and the outside of the camera case 2 can be photographed with the lens of the camera 6 through the inner window 1a and the outer window 1b. do.
  • two nozzles for passing a cooling fluid in the inner box 2a are attached to the camera case 2 so as to pass through the inner box 2a and the outer box 2b, respectively, and one nozzle is attached to the fluid supply port 4 and the other.
  • Nozzle is used as the fluid discharge port 5.
  • the camera 6 can be kept at a low temperature (normal temperature) less than the upper limit of the operating temperature (for example, 40 ° C.).
  • the cooling fluid may be gas or liquid, but it is desirable to use gas if the waterproof performance of the camera 6 is low or not.
  • a fluid having a low temperature of a constant temperature or less supplied from a fluid supply line in the factory may be used, or a cooling device for the discharged fluid is placed outside the heating furnace for a thermal deformation test. It may be installed and used by circulating the fluid between the cooling device and the inner box 2a.
  • the periphery of the outer box 2b is covered with a heat insulating wall 3 except for the glass window 1, and for example, ordinary glass wool or the like can be used as the heat insulating material forming the wall 3.
  • a heat insulating material By filling the gap between the outer box 2b and the inner box 2a with a heat insulating material, the effect of weakening the heat conduction from the outside to the inside of the inner box 2a is given.
  • air having low thermal conductivity is used as the heat insulating material to be filled in the gap between the outer box 2b and the inner box 2a, but a liquid having low thermal conductivity such as water or oil may be used.
  • a liquid having low thermal conductivity such as water or oil may be used.
  • the lighting fixture 7 is further attached to the camera 6. It is more effective that the lighting fixture 7 is an LED type that is attached in a ring shape surrounding the lens of the camera 6 so that shadows due to lighting are less likely to appear.
  • the glass window 1 since the glass window 1 has a double structure, it is difficult to suppress the reflection of illumination.
  • the inventors are located inside the inner window 1a of the glass window 1 and between the inner window 1a and the outer window 1b in a direction orthogonal to the optical axis X of the lens of the camera 6 between the lens and the lighting fixture 7. It has been found that the reflection from the inner window 1a and the outer window 1b can be blocked by installing the tubular covers 8 and 9 as the antireflection material, respectively.
  • the cover 8 has a constant thickness along the longitudinal direction thereof, and the cover 9 has a conical surface shape whose thickness increases toward the outer window 1b. With these covers 8 and 9, it is possible to shoot an image without reflection of lighting from the glass window 1. Since the commercially available light reflection antireflection film has low heat resistance and it is difficult to maintain the clearness at high temperature, it is practically impossible to use it for the glass window in this embodiment.
  • a support frame 10 that supports the camera case 2 so as to be able to change its orientation in the vertical direction or the like and to change its support height, for example, via a turn bracket, a guide member, or the like.
  • the support frame 10 can support the door D as an outer panel component with an arm portion (not shown) projecting from the support frame 10 so that the inside thereof can be photographed by the camera 6.
  • the support frame 10 has an engaging portion 10a at the lower end portion, which is a space in which a carrying device such as a forklift claw can be engaged.
  • the support frame 10 can be configured by, for example, combining a plurality of square bar-shaped extruded aluminum materials having engagement grooves on each of the surrounding surfaces.
  • the observation device of the above embodiment is set in the heating furnace, and the heat of the outer panel OP of the door D, which is a kind of the outer panel component for the automobile body, the reinforcing component RP, and the mastic agent M. The state of deformation due to was observed.
  • the inner panel IP of the door D is not shown.
  • FIG. 3 An example of observation is shown in Fig. 3.
  • the door D was heated to a maximum of 180 ° C. and held for 20 minutes, and then cooled in the furnace.
  • the outer panel OP, mastic agent M, and reinforcing component RP could be clearly observed even at the maximum temperature of 180 ° C., and even if the mastic agent M was partially enlarged, the surface could be observed in detail as shown in FIG. .. This is a result unique to the single-lens reflex camera 6 with high resolution, bright lens, and large sensor.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the glass window 1 and the camera case 2 have a double structure, but both of them are single.
  • the cooling device for cooling the fluid inside the camera case 2 outside the camera case 2 may be configured to have a higher capacity, and a separate support jig that can be positioned with respect to the support frame 10 may be used. Therefore, the structure to be observed may be supported so that it can be photographed by the camera 6.
  • the thermal deformation of the door D which is a kind of the outer panel component of the automobile body, was observed, but the present invention includes a roof, a hood (bonnet), a fender, a back door (tailgate), and the like. It may be used for observing the outer panel parts of the above type, and in the above embodiment, the observation was performed offline outside the paint baking process, but the apparatus of the above embodiment is installed in the paint baking process and the paint is being baked. You may observe the outer panel parts of.
  • the observation device and the observation method of the above embodiment are used for observing the thermal deformation of the structure
  • the observation device and the observation method of the present invention may be used for observing the low temperature deformation of the structure, and in that case.
  • the glass window 1 may have a double structure of an inner window 1a and an outer window 1b made of cold-resistant glass, or a single structure of only an outer window 1b made of cold-resistant glass.
  • the fluid circulated in the camera case may be a gas or a liquid that heats the atmospheric temperature in the camera case above the lower limit of the operating temperature of the camera having high performance specifications.
  • the observation device and the observation method of the above embodiment are applied to the observation of thermal deformation of the outer panel parts of the automobile body, but the present invention is not limited to this, and products other than automobiles such as personal computers and household electric appliances are not limited to this. It can also be used for observing changes such as thermal deformation and low temperature deformation of the structures constituting the above.
  • the outer panel, the reinforcing part and the mastic agent in heating and cooling the outer panel parts of the automobile under the high temperature at the time of paint baking, which could not be observed so far.
  • a camera with high-performance specifications regarding changes such as low-temperature deformation of the structure due to cooling to a low temperature below the lower limit of the operating temperature (for example, 20 ° C below the freezing point) and heating from there to room temperature. It has become possible to observe in detail in the image.
  • the cause of the occurrence of a defect such as thermal deformation due to the thinning of the outer panel of the outer panel component in the weight reduction of the automobile body is identified and a specific countermeasure is taken. By taking this measure, it became possible to contribute to the realization of thinning of the outer panel.

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Abstract

高性能な仕様のカメラの使用温度限界外の温度への構造体の加熱または冷却およびそこから常温への復帰による構造体の変化について、高性能な仕様のカメラの画像で詳細に観察することを課題とする。矩形の立体形状を有し、その立体形状の少なくとも１面に耐熱性および／または耐寒性ガラスのガラス窓を持つカメラケースと、前記ガラス窓を除いて前記カメラケースを覆う断熱性の壁と、前記カメラケース内と前記壁の内部とのうち少なくとも前記カメラケース内に冷却または加温用の流体を循環させる流体供給口および流体排出口と、前記カメラケース内に配置されて前記ガラス窓からカメラケース外の構造体を静止画または動画で撮影し、撮影した画像のデータを外部出力または内部保存するカメラと、を具えることを特徴とする構造体の観察装置である。

Description

構造体の観察装置および観察方法
　本発明は、自動車の車体部品等の構造体の高温下や低温下における変化を観察するための観察装置および観察方法に関するものである。
　環境対策の一環で、自動車燃費向上（ＣＯ２排出削減）を目的に、車体の軽量化が進められている。外板部品と呼ばれる車体部品は、自動車の外側に配置されており、ドア、ルーフ、フード（ボンネット）、フェンダー、バックドア（テールゲート）がある。これら外板部品も軽量化（パネル薄肉化）が検討されており、外板部品は特に他の車体部品と比較して投影面積が大きい部品であるため、板材の薄肉化による軽量化効果は大きい。
　しかし、外板部品は板材の薄肉化により部品剛性が低下する傾向にあり、最近は塗装焼き付け時の熱により、外板部品を構成する外側パネルが変形する不具合が発生している。ちなみに焼き付け時に外板部品に与えられる温度はおよそ２００℃前後である。
　一般に塗装焼き付け工程では、生産中の車体が２００℃前後の高温の炉内を流れて行くので、撮影装置や測定機器の耐熱性が確保できないため観察ができず、その外側パネルの熱変形の発生要因がつかめていない。
　また、外板部品は通常、図５に示すように、外側パネルＯＰと内側パネルＩＰとの周辺部同士を溶接等で接合して構成されるとともに、外側パネルＯＰの剛性確保を目的として外側パネルＯＰの裏面と内側パネルＩＰとの間に補強部品ＲＰが配置され、内側パネルＩＰと補強部品ＲＰとは溶接等で接合されるが外側パネルＯＰと補強部品ＲＰとはマスチック剤Ｍで接着される。
　マスチック剤Ｍは、塗装前には半固体（練り歯磨き状の柔らかさ）で部品形状になじみ、塗装焼き付け時の熱により発泡膨張してゴム状に硬化する性質を持っており、冷却後の常温では、ゴムに近い粘弾性の性質を保持することで外側パネルＯＰの振動を抑制し、また補強部品ＲＰおよび外側パネルＯＰと接着して外側パネルＯＰを支持することで、外側パネルＯＰの剛性を向上させることができる。
　このマスチック剤Ｍも、焼き付け処理時に半固体からゴム状に固まり、さらに膨張・収縮を経ることで、外板部品、特に外側パネルＯＰの熱変形に寄与すると考えられているが、加熱時の様子が観察できないため詳細は分かっていない。
　ところで、外板部品の加熱による変形を観察可能な従来の知見として、例えば以下の特許文献１～３記載の技術が知られている。特許文献１は、自動車をローラー上で模擬的に走行させるシャシーダイナモメーターにおいて、高温となるローラーの熱変形を観察する方法を示している。この方法では、放射温度計を複数使用し、その測定値からローラーの熱変形度を算出し、それを試験条件にフィードバックさせて熱変形による測定誤差を少なくすることで、精度の高い測定を可能にしている。
　特許文献２は、自動車の塗装表面の品質を管理するシステムを示している。このシステムでは、塗装終了後の車体において、塗装表面の欠陥をカメラで撮影して画像として記録し、それをデータベースとして蓄積して、現在の塗装表面と、過去に生じた欠陥等により品質低下した塗装表面との違いを比較できるようにしている。
　特許文献３は、車両前方の障害物検知用に、ミリ波レーダーと赤外線カメラを併用した装置に関するものである。この装置における熱の検知は、障害物が生物か否かを判定するために必要とされている。
特許第５３５８３３１号公報 特開２００９－０６６５１４号公報 特許第４４２７７７１号公報
　しかしながら、これらの技術は全て、測定に使用する機器や撮影装置が「常温」の環境下にあるため、測定対象が高温であっても観察機器を容易に動作させることができる。これに対し、自動車の塗装焼き付け工程や一般的な加熱炉は、保熱のために断熱性のある厚めの材料が炉壁に使用されているため、内部が暗く、また炉外から観察することも困難である。
　すなわち、自動車外板部品の熱変形による座屈、歪等の不具合は、塗装工程の中でも加熱、冷却がある焼き付け処理で発生すると考えられているが、塗装焼き付け工程は高温（２００℃前後）であり、かつ外からは工程内で発生する外側パネルの変形過程およびマスチック剤の変質、変形の様子を観察できないため、その外側パネルの熱変形の発生原因がつかめていなかった。
　また、自動車車体部品等の構造体は、実際に使用される際に低温にさらされても所期した性能を発揮することが求められるため、所定の低温試験に合格する必要があり、その低温試験においても、従来は試験中の構造体の様子を観察できないため、試験中に不具合が発生したことが試験後に判明してもその原因をつかむのが困難であった。
　それゆえ本発明は、上述の如き従来技術の課題を有利に解決する構造体の観察装置および観察方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本発明の構造体の観察装置は、
　矩形の立体形状を有し、その立体形状の少なくとも１面に耐熱性および／または耐寒性ガラスのガラス窓を持つカメラケースと、
　前記ガラス窓を除いて前記カメラケースを覆う断熱性の壁と、
　前記カメラケース内と前記壁の内部とのうち少なくとも前記カメラケース内に冷却または加温用の流体を循環させる流体供給口および流体排出口と、
　前記カメラケース内に配置されて前記ガラス窓からカメラケース外の構造体を静止画または動画で撮影し、撮影した画像のデータを外部出力または内部保存するカメラと、
を具えることを特徴としている。
　なお、本発明の観察装置においては、前記カメラケースが内箱と外箱とからなる二重構造を有し、前記内箱と外箱とがそれぞれ前記断熱性の壁を有していてもよい。
　また、本発明の観察装置においては、前記カメラのレンズの周囲に配置された照明器具を具えるとともに、前記ガラス窓の少なくとも内側で前記レンズの光軸と直交する方向に関し前記レンズと前記照明器具との間に配置された筒状の反射防止材を具えていてもよい。
　さらに本発明の観察装置においては、前記ガラス窓が内窓と外窓とからなる二重構造を有し、前記筒状の反射防止材は、前記内窓の内側に配置されて長手方向に一定太さを持つものおよび、前記外窓と内窓との間に配置されて外窓に向かうにつれて太さが拡大する錐面形のものでもよい。
　さらに本発明の観察装置においては、前記カメラケースを向き変更可能かつ支持高さ変更可能に支持する支持フレームを具えていてもよく、その支持フレームは、前記構造体を前記カメラで撮影可能に支持するものでもよく、その支持フレームは、運搬器具を掛合可能な掛合部を有していてもよい。そして、本発明の観察装置においては、前記構造体は自動車車体の外板部品であってもよい。
　そして、上記目的を達成する本発明の構造体の観察方法は、上述した本発明の観察装置を使用して加熱または冷却前後および、加熱または冷却中の構造体をカメラで撮影し、その撮影した画像によって前記加熱または冷却前後および、加熱または冷却中の構造体の変化を観察することを特徴としている。
　自動車外板部品の塗装焼き付け工程における外側パネルの変形とマスチック剤の変形の様子を同時に撮影するには、高性能な仕様（解像度、視野角、明るさ等）のカメラが必要である。しかし同時に、２００℃前後の耐熱性も要求される。耐熱性能のあるカメラは市販されているが、解像度や明るさの点で難点がある。観察が必要なのは、外側パネルと補強部品との間に施工されるマスチック剤の変形の様子に加えて、外側パネルと補強部品の熱膨張および収縮による変形や両者の隙間の変化を捉えることであり、通常の耐熱性能のあるカメラはそれらの観察には不十分であった。
　そこで本発明の観察装置および観察方法は、一眼レフ等の高性能な仕様のカメラを繰り返し使用できることを主眼とし、上述した構成により、高性能な仕様のカメラを具える観察装置を２００℃前後の高温の塗装焼き付け炉内や氷点下５０℃前後の冷凍試験機内等に配置しても、カメラをその使用温度上限（例えば４０℃）未満あるいはその使用温度下限（例えば氷点下２０℃）以上の雰囲気内に保持できるようにした。
　また、炉内照度が低い場合は、カメラのレンズの周囲に照明器具を内蔵することで視野を調整して、外板部品の所望の部位を撮影可能とした。ガラス窓への照明の反射は、カメラのレンズの光軸と直交する方向に関して照明器具とカメラのレンズとの間に筒状の反射防止材を配置することで防止できることも見出したので、照明器具の有る環境でも明瞭な観察が可能である。
　なお、ガラス窓は、熱が通過する面積が比較的狭いので一重構造のものでもよいが、断熱性を高めるには内窓と外窓とからなる二重構造を有することが好ましく、その場合には、筒状の反射防止材は、長手方向に一定太さを持つものを内窓の内側に配置するとともに、外窓に向かうにつれて太さが拡大する錐面形のものを外窓と内窓との間に配置すると好ましい。
　さらに、本発明の観察装置および観察方法は、外板部品を単体でオフラインの加熱炉により試験的に加熱および常温への冷却をする場合でも使用することが可能であるため、車体そのものや実生産ラインを使用することなく、ドア、フード、ルーフなどの外板部品の単体での加熱および冷却試験を行う際にも適用可能である。
　従って、本発明の構造体の観察装置および観察方法によれば、これまで観察ができなかった塗装焼き付け時の高温下での自動車の外板部品の加熱および冷却における外側パネル、補強部品およびマスチック剤の熱変形等の、高性能な仕様のカメラの使用温度上限（例えば４０℃）を超える高温への加熱およびその高温から常温への冷却による構造体の熱変形や、外板部品その他の構造体の、高性能な仕様のカメラの使用温度下限（例えば氷点下２０℃）以下の低温への冷却およびその低温から常温への加温による構造体の低温変形等の変化の様子について、高性能な仕様のカメラの画像で詳細に観察することが可能になった。
　それゆえ、本発明の構造体の観察装置および観察方法によれば、自動車車体の軽量化における外板部品の外側パネルの薄肉化による熱変形等の不具合の発生原因を特定して具体的な対策を講じることで、外側パネルの薄肉化の実現に寄与することが可能になった。
本発明の構造体の観察装置の一実施形態としての、外板部品の塗装焼き付け工程での熱変形の観察装置の全体を示す斜視図である。 上記実施形態の外板部品の塗装焼き付け工程での熱変形の観察装置における断熱性の壁で覆われたカメラケースを示す一部切り欠き斜視図である。 （ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施形態の外板部品の塗装焼き付け工程での熱変形の観察装置を使用した、本発明の構造体の観察方法の一実施形態としての、外板部品の塗装焼き付け工程での熱変形の観察方法で取得した加熱炉内での加熱前、加熱時およびその後の冷却時における外板部品の内側パネル側から見た画像と雰囲気温度の変化のグラフとをそれぞれ示す写真である。 （ａ）および（ｂ）は、図３（ｂ）および（ｃ）に示すマスチック剤の変形の様子を拡大して示す写真である。 構造体の一例としての自動車外板部品であるドアの通常の構造を模式的に示す分解斜視図である。
　以下、本発明の実施形態につき、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の構造体の観察装置の一実施形態としての、外板部品の塗装焼き付け工程での熱変形の観察装置の全体を示す斜視図であり、図２は、上記実施形態の外板部品の塗装焼き付け工程での熱変形の観察装置における断熱性の壁で覆われたカメラケースを示す一部切り欠き斜視図である。
　この実施形態の外板部品の塗装焼き付け工程での熱変形の観察装置は、矩形の立体形状を有し、その立体形状の少なくとも１面に耐熱性ガラスのガラス窓１を持つカメラケース２と、ガラス窓１を除いてカメラケース２を全体的に覆う断熱性の壁３と、カメラケース２内と壁３の内部とのうち少なくともカメラケース２内に冷却用の流体を循環させる流体供給口４および流体排出口５と、カメラケース２内に配置されてガラス窓１からカメラケース２外の構造体としてのドアＤの熱変形を静止画または動画で撮影し、撮影した画像のデータを外部出力または内部保存する高性能な仕様（解像度、視野角、明るさ等）のカメラ６と、を具えている。この高性能な仕様のカメラ６としては、例えばミラーレス一眼型あるいは一眼レフ型のデジタルカメラ等を用いることができる。
　ガラス窓１は、それぞれ耐熱ガラスで構成された内窓１ａと外窓１ｂとの二重構造になっている。またカメラケース２も、カメラ６を入れる内箱２ａとその内箱２ａを囲む外箱２ｂとの二重構造となっている。内箱２ａは例えばステンレス製の容器で形成してその一面に観察用の内窓１ａを設け、この内窓１ａの中央にレンズが向くように内箱２ａ内にカメラ６を設置する。外箱２ｂも例えばステンレス製の容器で形成してその一面に内窓１ａと整列する外窓１ｂを設け、それら内窓１ａと外窓１ｂを通してカメラ６のレンズでカメラケース２外を撮影可能とする。
　カメラケース２にはさらに、内箱２ａ内に冷却用の流体を通すための２本のノズルをそれぞれ内箱２ａおよび外箱２ｂに貫通させて取り付け、一方のノズルを流体供給口４、もう一方のノズルを流体排出口５とする。これにより、内箱２ａ内で昇温した流体をカメラケース２外に排出し、新しい流体をカメラケース２外から内箱２ａ内に入れることで内箱２ａ内の雰囲気を常に、高性能な仕様のカメラ６の使用温度上限（例えば４０℃）未満の低温（常温）に保持することができる。
　冷却用の流体は、気体でも液体でも構わないが、カメラ６の防水性能が低いか無い場合は気体を使用することが望ましい。冷却用の流体は、例えば工場内の流体供給ラインから供給される常時一定温度以下の低温のものを利用してもよく、また、排出した流体の冷却装置を熱変形試験用の加熱炉外に設置して、流体をその冷却装置と内箱２ａ内とで循環させて使用してもよい。
　外箱２ｂの周囲は、ガラス窓１を除いて断熱性の壁３で覆われており、この壁３を形成する断熱材には、例えば通常のグラスウール等を用いることができる。また、外箱２ｂと内箱２ａとの間の隙間にも断熱材を充填することで、外部から内箱２ａ内への熱の伝導を弱める効果を持たせる。外箱２ｂと内箱２ａとの間の隙間に充填する断熱材として、この実施形態では熱伝導性の低い空気を用いているが、水や油等の熱伝導性の低い液体でも構わない。また、壁３と同様に通常のグラスウール等を充填することもでき、取扱いにくさはあるが真空にすることも大変有効である。
　この実施形態の観察装置ではさらに、カメラ６に照明器具７を取り付ける。照明器具７は、照明による影が出にくいように、カメラ６のレンズを囲むリング状に取り付けられるＬＥＤタイプのものとすることがより有効である。
　この実施形態の観察装置では、ガラス窓１が二重構造となっているため、照明の反射を抑制するのが難しい。発明者らはガラス窓１の内窓１ａの内側および内窓１ａと外窓１ｂとの間に、カメラ６のレンズの光軸Ｘと直交する方向に関しそのレンズと照明器具７との間に位置する反射防止材としての筒状のカバー８，９をそれぞれ設置することで、内窓１ａおよび外窓１ｂからの反射を遮ることができることを見出した。カバー８はその長手方向に沿って一定太さのものとし、カバー９は外窓１ｂに向かうにつれて太さが拡大する錐面形のものとした。これらのカバー８，９により、ガラス窓１からの照明の反射が無い映像が撮影可能となった。なお、市販されている光反射防止フィルムは耐熱性が低く、高温下でクリアさを保持するのは困難であるため、この実施形態におけるガラス窓への使用は実際上不可能である。
　この実施形態の観察装置ではさらに、図１に示すように、例えばターンブラケットやガイド部材等を介してカメラケース２を例えば上下方向等に向き変更可能かつ支持高さ変更可能に支持する支持フレーム１０を具えており、その支持フレーム１０はそこに突設した図示しない腕部で外板部品としてのドアＤを、その内側をカメラ６で撮影可能なように支持することができる。また、支持フレーム１０は、フォークリフトの爪等の運搬器具を掛合可能なスペースである掛合部１０ａを下端部に有している。この支持フレーム１０は、例えば周囲の各面に掛合溝を持つ角棒状のアルミ押し出し材を複数本組み合わせることで構成することができる。
（実施例）
　上記実施形態の観察方法では、上記実施形態の観察装置を加熱炉内にセットして、自動車車体用外板部品の一種であるドアＤの外側パネルＯＰと補強部品ＲＰとマスチック剤Ｍとの熱による変形の様子を観察した。なお、図１では、ドアＤの内側パネルＩＰは図示を省略している。
　観察例を図３に示す。ドアＤは最高１８０℃まで昇温させて２０分間保持し、その後炉内で冷却した。最高温度の１８０℃でも外側パネルＯＰ、マスチック剤Ｍおよび補強部品ＲＰが鮮明に観察でき、図４に示すようにマスチック剤Ｍを部分的に拡大してもその表面まで詳細に観察可能であった。これは高解像度および明るいレンズ、大きいセンサーを持つ一眼型のカメラ６ならではの結果である。
　以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、例えば上記実施形態ではガラス窓１およびカメラケース２をそれぞれ二重構造にしたが、それらを何れも一重構造とするとともに、カメラケース２内の流体をカメラケース２外で冷却する冷却装置の能力をより高めるように構成してもよく、また、支持フレーム１０に対して位置決めできる別体の支持治具により、観察対象の構造体をカメラ６で撮影可能なように支持することとしてもよい。
　さらに、上記実施形態では自動車車体の外板部品の一種であるドアＤの熱変形の観察を行ったが、本発明は、ルーフ、フード（ボンネット）、フェンダー、バックドア（テールゲート）等の他の種類の外板部品の観察に用いてもよく、また、上記実施例では塗装焼き付け工程外のオフラインで観察を行ったが、上記実施形態の装置を塗装焼き付け工程内に設置して塗装焼き付け中の外板部品の観察を行ってもよい。
　さらに、上記実施形態の観察装置および観察方法は構造体の熱変形の観察に用いたが、この発明の観察装置および観察方法は構造体の低温変形の観察等に用いてもよく、その場合に、ガラス窓１はそれぞれ耐寒ガラスで構成された内窓１ａと外窓１ｂとの二重構造、あるいは耐寒ガラスで構成された外窓１ｂのみの一重構造としてもよい。また、カメラケース内に循環させる流体は、高性能な仕様のカメラの使用温度下限以上にカメラケース内の雰囲気温度を加温する気体や液体としてもよい。
　そして、上記実施形態の観察装置および観察方法は自動車車体の外板部品の熱変形の観察に適用したが、本発明はこれに限られず、例えばパーソナルコンピューターや家庭用電気製品等、自動車以外の製品を構成する構造体の熱変形や低温変形等の変化の観察に用いることもできる。
　かくして本発明の構造体の観察装置および観察方法によれば、これまで観察ができなかった塗装焼き付け時の高温下での自動車の外板部品の加熱および冷却における外側パネル、補強部品およびマスチック剤の熱変形等の、高性能な仕様のカメラの使用温度上限（例えば４０℃）を超える高温への加熱およびそこから常温への冷却による構造体の熱変形や、外板部品その他の構造体の、高性能な仕様のカメラの使用温度下限（例えば氷点下２０℃）以下の低温への冷却およびそこから常温への加温による構造体の低温変形等の変化の様子について、高性能な仕様のカメラの画像で詳細に観察することが可能になった。
　それゆえ、本発明の構造体の観察装置および観察方法によれば、自動車車体の軽量化における外板部品の外側パネルの薄肉化による熱変形等の不具合の発生原因を特定して具体的な対策を講じることで、外側パネルの薄肉化の実現に寄与することが可能になった。
　１　ガラス窓
　１ａ　内窓
　１ｂ　外窓
　２　カメラケース
　２ａ　内箱
　２ｂ　外箱
　３　壁
　４　流体供給口
　５　流体排出口
　６　カメラ
　７　照明器具
　８，９　カバー
　１０　支持フレーム
　１０ａ　掛合部
　Ｄ　ドア
　ＩＰ　内側パネル
　ＯＰ　外側パネル
　ＲＰ　補強部品
　Ｍ　マスチック剤
　Ｘ　光軸

Claims (9)

  1. 　矩形の立体形状を有し、その立体形状の少なくとも１面に耐熱性および／または耐寒性ガラスのガラス窓を持つカメラケースと、
    　前記ガラス窓を除いて前記カメラケースを覆う断熱性の壁と、
    　前記カメラケース内と前記壁の内部とのうち少なくとも前記カメラケース内に冷却または加温用の流体を循環させる流体供給口および流体排出口と、
    　前記カメラケース内に配置されて前記ガラス窓からカメラケース外の構造体を静止画または動画で撮影し、撮影した画像のデータを外部出力または内部保存するカメラと、
    を具えることを特徴とする構造体の観察装置。
  2. 　前記カメラケースが内箱と外箱とからなる二重構造を有し、
    　前記内箱と外箱とがそれぞれ前記断熱性の壁を有していることを特徴とする、請求項１記載の構造体の観察装置。
  3. 　前記カメラケース内の前記カメラのレンズの周囲に配置された照明器具と、
    　前記ガラス窓の少なくとも内側で前記レンズの光軸と直交する方向に関し前記レンズと前記照明器具との間に配置された筒状の反射防止材と、
    を具えることを特徴とする、請求項１または２記載の構造体の観察装置。
  4. 　前記ガラス窓が内窓と外窓とからなる二重構造を有し、
    　前記内窓の内側に配置された前記反射防止材が、長手方向に沿って一定太さのものであり、
    　前記外窓と前記内窓との間に配置された前記反射防止材が、前記外窓に向かうにつれて太さが拡大する錐面形のものであることを特徴とする、請求項３記載の構造体の観察装置。
  5. 　前記カメラケースを向き変更可能かつ支持高さ変更可能に支持する支持フレームを具えることを特徴とする、請求項１から４までの何れか１項記載の構造体の観察装置。
  6. 　前記支持フレームは、前記構造体を前記カメラで撮影可能に支持することを特徴とする、請求項５記載の構造体の観察装置。
  7. 　前記支持フレームは、運搬器具を掛合可能な掛合部を有していることを特徴とする、請求項５または６記載の構造体の観察装置。
  8. 　前記構造体は、自動車車体の外板部品であることを特徴とする、請求項１から７までの何れか１項記載の構造体の観察装置。
  9. 　請求項１から８までの何れか１項記載の構造体の観察装置を使用して、加熱または冷却前後および、加熱または冷却中の構造体をカメラで撮影し、その撮影した画像によって前記加熱または冷却前後および、加熱または冷却中の構造体の変化を観察することを特徴とする構造体の観察方法。
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