JP2008139184A - 微小間隙溝保有物体の検査方法及びその物体の修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小間隙溝保有物体の作製工程時間ロスをなくすことができる微小間隙溝保有物体の検査方法を提供すること。
【解決手段】複数の貫通穴６が形成され、該貫通穴６の少なくとも一部に間隙の小さいスリット溝５を有する微小間隙溝保有物体としてのハニカム構造体成形用金型１の検査方法であって、前記貫通穴６を構成する供給穴４の一端から光を照射して該貫通穴６内を通過させ、前記貫通穴６の他端のスリット溝５から前記光の透過量をカメラ１５で検出し、透過量の差によって前記貫通穴６の少なくとも前記スリット溝５に生じた異常部９の存在を検出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、貫通穴が形成され、該貫通穴の少なくとも一部に間隙の小さい溝を有する微小間隙溝保有物体の検査方法及びその物体の修正方法に関するもので、特に隙間の小さいスリット溝を有するハニカム成形用金型の検査及び修正に好適である。

微小間隙溝保有物体の一例として自動車等の排ガス浄化用コンバータにおける触媒担体として使用されるモノリス型ハニカム構造体を成形する金型がある。ハニカム構造体は成形用金型により押し出し成形される。近年、排ガス浄化用コンバータの浄化性能を向上させるため、自動車のエンジン始動開始時より確実に排ガス浄化機能が作用するようにハニカム構造体のセルの隔壁の厚みは一段と薄壁化の傾向にある。従って、成形用金型においてもハニカム構造体の素材を押し出し成形する部位であるスリット溝の間隙も小さくしなければならない。

ハニカム構造体の成形用金型の製法については、下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１では、スリット溝２は薄刃砥石７により研削加工で作製しており、研削加工の際スリット溝２に発生する研削屑を、供給穴４を通して吸引しスリット溝２及び供給穴４内に研削屑が残留しないようにしている。

下記特許文献１に記載のスリット溝２の溝幅は、１０５〜１１０μｍ（ミクロン）であるため、研削屑を吸引によって除去することも可能であるが、上述のごとく、ハニカム構造体のセルの隔壁の更なる薄壁化により、金型のスリット溝の溝幅は７５μｍ程度の微小寸法が要求され、７５μｍ程度の微小スリット溝の場合は、研削屑を吸引では完全に除去することが困難で研削屑が残留し金型のスリット溝内に研削屑の詰まりが生じ易い。また、金型の作製過程でスリット溝内の研削屑等の詰まりのほか、スリット溝や成形材料を供給する供給穴の表面の変形等が生じることもある。すなわち、金型作製においてスリット溝、材料供給穴を構成する微小間隙溝部を有する貫通穴内に異常（不良）部が生じる。

しかしながら、特にスリット溝に生じた異常部は金型作製時ではそのスリット溝間隙が小さいため発見できず、金型完成後のテスト打ち（成形）によって製品であるハニカム構造体内に混入した研削屑の発見、あるいはスリット溝の不良によるハニカム構造体の成形不良で認識している。そのためハニカム構造体の成形工程を戻して金型の異常部の修正を行わなければならず、金型作製からハニカム構造体成形の一連の工程において工程戻しによる工程時間ロスが生じるという問題がある。
特許第３７５０３４８号

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、微小間隙溝を有する貫通穴内に光を照射し、貫通穴を通る光の透過量の差を検出して異常部の存在を識別することにより、微小溝保有物体の作製工程時間ロスをなくすことができる微小間隙溝保有物体の検査方法を提供することにある。
また、異常部が存在する微小間隙溝を有する貫通穴内に研磨剤を押し通すことにより、微小溝保有物体の異常部の修正を確実にできる微小間隙溝保有物体の修正方法を提供することにある。

請求項１に係る発明では、複数の貫通穴が形成され、該貫通穴の少なくとも一部に間隙の小さい溝を有する微小間隙溝保有物体の検査方法であって、
前記貫通穴の一端から光を照射して該貫通穴内を透過させ、前記貫通穴の他端から前記光の透過量を検出し、前記透過量の差によって前記貫通穴の少なくとも前記溝の異常部の存在を検出している。

上記構成によれば、前記光の透過量の差を識別するようにしているから、微小間隙の溝を有する貫通穴内の前記異常部の存在をその時点で確実に検出すことができる。

請求項２に係る発明では、前記微小間隙溝保有物体を、ハニカム構造体成形用金型とし、前記貫通穴を、ハニカム構造体成形材を供給する供給穴と該供給穴から供給されたハニカム構造体成形材を所定の形状に成形するための微小間隙のスリット溝としている。

上記構成によれば、微小間隙のスリット溝を備えるハニカム構造体成形用金型でも当該金型の加工屑、変形等の前記異常部を確実に検出すことができる。

請求項３に係る発明では、前記光を前記貫通穴の一端の前記供給穴側から照射している。

上記構成によれば、前記光は前記供給穴から前記スリット溝を経て透過し、前記異常部が生じ易い前記スリット溝が光の透過量を識別する側に位置するため、より確実に前記異常部を検出すことができる。

請求項４に係る発明では、前記スリット溝の大きさは８５ミクロン以下としている。

上記構成によれば、８５ミクロン以下の微小間隙のスリット溝内に異常部が生じても光の透過量の差の識別であるから、確実に当該異常部を検出することができる。

請求項５に係る発明では、前記光の透過量の検出をカメラで撮影している。

上記構成によれば、前記異常部の存在を見落とすことなく、正確に検出すことができる。

請求項６に係る発明では、前記カメラで撮影した前記光の透過量の差による前記異常部を画像で表示している。

上記構成によれば、前記異常部を客観的且つ正確に見出すことができる。また、画像を記録保持できると共に、解析等に活用することができる。

請求項７に係る発明では、貫通穴が形成され、該貫通穴の少なくとも一部に間隙の小さい溝を有する微小間隙溝保有物体の前記貫通穴の少なくとも前記溝内に存在する異常部を除去修正する微小間隙溝保有物体の修正方法であって、
前記貫通穴に修正剤を押し通している。

上記構成によれば、前記貫通穴の少なくとも前記溝内に存在する異常部を確実に除去修正することができる。

請求項８に係る発明では、前記微小間隙溝保有物体をハニカム構造体成形用金型とし、前記貫通穴をハニカム構造体成形材を供給する供給穴と該供給穴から供給されたハニカム構造体成形材を所定の形状に成形するための微小間隙のスリット溝としている。

上記構成によれば、微小間隙のスリット溝を備えるハニカム構造体成形用金型でも当該金型の加工屑、変形等の前記異常部を確実に除去修正することができる。

請求項９に係る発明では、前記修正剤を、前記異常部が存在しない前記貫通穴にマスキングを施し前記貫通穴の他端の前記スリット溝側から押し通している。

上記構成によれば、前記異常部が生じ易い前記スリット溝が前記修正剤を押し出す側に位置するため、前記異常部が存在する前記貫通穴のみを、より確実に前記異常部を除去修正することができる。

請求項１０に係る発明では、前記スリット溝の大きさを８５ミクロン以下としている。

上記構成によれば、８５ミクロン以下の微小間隙の前記スリット溝内に異常部が生じても確実に前記異常部を除去修正することができる。

請求項１１に係る発明では、前記修正剤を、研磨剤を含有する粘土状母剤としている。

上記構成によれば、前記修正剤が研磨剤を含有する粘土状母剤であるから、流体状の修正剤に比べて前記スリット溝内と内壁を擦り押し出すため、良好に前記スリット溝の前記異常部を除去修正することができる。

請求項１２に係る発明では、前記研磨剤を炭化珪素又はダイヤモンドとしている。

上記構成によれば、前記研磨剤は炭化珪素又はダイヤモンドであるから充分な硬度と研磨刃を有しているから、金型のスリット溝内の異常部の修正を確実に除去修正することができる。

以下、図に基づき本発明検査方法の実施形態を説明する。図１は本発明方法における微小間隙溝保有物体としてのハニカム（モノリス）構造体成形用金型１を示す。（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面中央部拡大図、（ｃ）は（ａ）の左側面中央部拡大図である。

先ず、本発明における微小間隙溝保有物体としての金型１について説明する。この金型１は自動車等の排ガス浄化用コンバータにおける触媒担体として使用されるハニカム構造体を成形するための金型であり、外形はほぼ四角形であり、ハニカム構造体を成形する部分はハニカム構造体の押し出し方向の形状（通常丸形）を呈している。

金型１の一端面側（底面）２から成形用材料を供給するための供給穴４が多数形成されている。また、金型１の他端側（上面）３には供給穴４と連通する微小間隙の溝としてのスリット溝５が十字状に形成されている。このスリット溝５は薄刃砥石による研削加工や放電加工によって形成される。そして本発明においては、供給穴４とスリット溝５で本発明における貫通穴６を構成する。貫通穴６を構成するスリット溝５は、本実施形態では貫通穴６の一部であるがスリット溝５が貫通穴６の全長を占めていてもよい。

貫通穴６は多数形成されると共に、各貫通穴６は互いに平行に形成されている。また、供給穴４の径は、ぼぼ０．７ミリであり、スリット溝５の幅（間隙）は６５〜８５（中心値幅７５）ミクロンの微小間隙幅である。また、縦横スリット溝５で囲まれる四角形部分（ハニカム構造体のセルとなる部分）は約１００００個形成される。また、本実施形態においては、スリット溝５に囲まれて形成される部分は四角形であったが、六角形でもよく、さらに他の形状であってもよい

上述した特許文献１に記載されているように、スリット溝の幅が１０５〜１１０ミクロン程度の比較的溝幅が広い場合は、スリット溝加工による研削屑等がスリット溝内に残留して詰まることは無いにしても、本実施形態のようにスリット溝５が上述のように微小間隙幅である場合は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように加工屑７、突起物７ａやスリット溝面の変形８等の異常部９が発生する。

上述したように、このスリット溝５に生じた異常部９は金型作製時ではそのスリット溝５間隙が小さいため発見できず、金型完成後のテスト打ち（成形）によって製品であるハニカム構造体内に混入した研削屑の発見、あるいはスリット溝５の異常によるハニカム構造体の成形不良を目視で認識している。そのためハニカム構造体の成形工程を行った後に金型作製工程に戻して金型の異常部の修正を行っており、金型作製からハニカム構造体成形の一連の工程において修正のための工程戻しによる工程時間ロスが生じる。

そこで発明者は、微小間隙溝保有物体の検査方法を見出した。以下その検査方法についてハニカム構造体成形用金型を例にして説明する。この方法により作製完了直後に金型１の貫通穴６のスリット溝５内に生じた加工屑や変形等の異常部９の存在を金型加工時点で効率的に検出することができる。

図３は本発明検査方法を実施する検査装置を模式的に示すものである。上面が開放し他の面が閉塞した容器１０が台１１の上に載置されている。容器１０の底部１２には光源として蛍光灯１３が水平方向に２灯取り付けられている。また、容器１０の上面の開放面には透明のガラス板１４が開閉自在にして取り付けられている。ガラス板１４の上面には被検出体である上述の金型１がスリット溝５を上に、供給穴４を下にして載置される。

蛍光灯１３は出来るだけ長さ、幅（図面と直交する方向）が大きいほど好ましい。これは蛍光灯１３から照射される光を、金型１の全部の貫通穴６（供給穴４及びスリット溝５）に平行して透過させるためであり、これにより全部の貫通穴６を同じ照度の条件の下で観察することができる。

金型１のスリット溝５側上部にはデジタルカメラ１５が配置してある。このカメラ１５は蛍光灯１３から照射され供給穴４、スリット溝５を透過してきた金型１の上面（スリット溝５側）の光景を撮影する。金型１の肉部は光が透過しないのでスリット溝５の部分が明るく撮影される。

しかしながら、図２で説明したようにスリット溝５内に加工屑７や溝５の変形８等の異常部９が存在する場合は、この異常部９を光が透過しにくく透過量が正常な場合に比べて減少するので、この異常部９が存在するスリット溝は暗く撮影される。従って、明るいスリット溝と暗いスリット溝とを比較識別すれば、暗いスリット溝を当該スリット溝内に異常部９が存在するスリット溝として検出することができる。

照射させる光は貫通穴６の一端の供給穴４側から行っており、光は供給穴４からスリット溝５を経て透過させ、加工屑７や溝５の変形８等の異常部９が存在しているスリット溝５を、透過量を識別する側に位置させることにより、より確実に異常部９の検出ができる。また、本発明検査方法では光の透過量の差の識別であるから、８５ミクロン以下の微小間隙のスリット溝内に異常部が生じても確実に当該異常部を検出することができる。

スリット溝５内の異常部９の識別は目視で行っても良く、また、図示するようにカメラ１５で撮影（検出）し画像をコンピュータ１６の画面で表示するようにしてもよい。光の透過量の差の状態をカメラで撮影すれば、異常部９の存在を見落とすこともなく、確実且つ正確に検出できる。また、コンピュータ１６による画像表示をすれば画像を保存できると共に、解析等に活用できる。また、遠隔地でも検査結果を認識することもできる。

なお、上述の実施形態では、微小間隙溝保有物体として自動車等の排ガス浄化用コンバータにおける触媒担体として使用されるハニカム構造体を成形するための金型であったが、本発明検査方法においては、被検出体としては上記金型に限定されず、微小間隙溝を有する物体であれば本発明検査方法を適用できる。また、微小間隙溝は凹状の溝に限定されず穴形状でもよい。また、上述した実施形態では加工屑７等の異常部９はスリット溝５に生じた例であったが、異常部９が供給穴４に生じた場合でもよく、本発明検査方法においては貫通穴6内に異常部９が生じた状態を対象としている。

次に、異常部が存在する微小間隙溝保有物体の修正方法を、微小間隙溝保有物体として自動車等の排ガス浄化用コンバータにおける触媒担体として使用されるハニカム構造体を成形するための金型を例にして説明する。この金型の構造は上記した金型１である。

図４は微小間隙溝保有物体の修正方法を実施するための装置を模式的に示すものである。内部が中空となった受け台２０の上に微小間隙溝保有物体としての金型１がその周辺部で保持載置されている。金型１はその供給穴４を下側にし、スリット溝５を上側にして載置されている。金型１の上側には内部が中空となった押え台２１が載せてあり、受け台２０と押え台２１で金型１を挟持している。

金型１のスリット溝５が位置する上面には、マスキング部材２２が載置されている。このマスキング部材２２は、異常部が存在しない貫通穴６をマスキングし、異常部９が存在する貫通穴６の部分には孔２３を形成しマスキングしないようになっている。

押え台２１の中空部には修正剤２４がマスキング部材２２の上に充填してある。この修正剤２４は粘土状母剤に研磨剤を混入させたものである。粘土状母剤としては高分子樹脂であり、研磨剤としては炭化珪素（ＳｉＣ）粒あるいは人工ダイヤモンド粒である。本実施形態では粒径は２０〜４０ミクロン（＃１０００〜＃６００）である。そして修正剤２４の上には押し蓋２５が載置される。なお、研磨剤の粒径はスリット溝５の間隙に応じて適宜粒径を定めればよい。

金型１の修正要領は、押し蓋２５の上から力を加え、修正剤２４を押し圧する。圧力が加えられた修正剤２４はマスキング部材２２の孔２３を通り金型１のスリット溝５内を擦り通過し、更に供給穴４を通り外部に出る。

修正剤２４がスリット溝５内を擦り通る過程で修正剤２４に混入された研磨剤の研磨刃でスリット溝５内の加工屑７（図２（ａ）に表示）や突起物７ａ（図２（ａ）に表示）の除去、溝変形８（図２（ｂ）に表示）の修正を行う。このようにして金型１の貫通穴６に修正剤２４を押し通すことにより、貫通穴６の特にスリット溝５内に生じた加工屑７、突起物、溝変形８等の異常部９を確実に除去し修正することができる。

また、本発明修正方法では、修正剤２４を異常部９が存在しない貫通穴にマスキングを施してスリット溝５側から押し通しているので、異常部９が存在する貫通穴６のみを修正できる。また、スリット溝５は修正剤２４を押し出す側に位置するため、始めに修正剤２４がスリット溝５内を擦り通るから、より確実に修正できる。

また、本発明修正方法を適用する金型１のスリット溝５の幅は８５ミクロン以下であるが、このような微小間隙のスリット溝５内に異常部６が生じても修正剤２４を擦り押し出すようにしているから確実に異常部６の除去修正を行うことができる。

また、本発明修正方法においては、修正剤２４の母剤を粘土状部材としているので、液体状の修正剤に比べてスリット溝内と内壁を擦り押し出すため、良好に異常部９の除去修正をすることができる。

さらに本発明修正方法においては、研磨剤として炭化珪素粒あるいは人工ダイヤモンド粒としているので、充分な硬度と研磨刃で金型１のスリット溝５内の異常部９の修正を確実に除去修正ができる。

なお、上述の微小間隙溝保有物体の修正方法の被修正物体は、自動車等の排ガス浄化用コンバータにおける触媒担体として使用されるハニカム構造体を成形するための金型であったが、本発明修正方法においては、被修正体としては上記金型に限定されず、微小間隙溝を有する物体であれば本発明修正方法に適用できる。また、微小間隙溝は凹状の溝に限定されず穴でもよい。また、上述した実施形態では加工屑７等の異常部９はスリット溝５に生じた例であったが、異常部９が供給穴４に生じた場合でもよく、本発明修正方法においては貫通穴6内に異常部９が生じた状態を対象としている。

（ａ）は本発明方法における微小間隙溝保有物体としてのハニカム構造体成形用金型の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面中央部拡大図、（ｃ）は（ａ）の右側面中央部拡大図である。 本発明方法の説明に供するもので、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）に示す金型の要部拡大断面図である。 本発明検査方法の説明に供する模式的構成図である。 本発明修正方法の説明に供する模式的構成図である。

符号の説明

１ 微小間隙溝保有物体としてのハニカム構造体成形用金型
４ 供給穴
５ スリット溝
６ 貫通穴
７ 加工屑
７ａ 突起物
８ 変形
９ 異常部
１３ 光源としての蛍光灯
１５ カメラ
１６ コンピュータ
２２ マスキング部材
２３ マスキング部材２２の孔
２４ 修正剤

Claims (12)

1. 複数の貫通穴が形成され、該貫通穴の少なくとも一部に間隙の小さい溝を有する微小間隙溝保有物体の検査方法であって、
   前記貫通穴の一端から光を照射して該貫通穴内を通過させ、
   前記貫通穴の他端から前記光の透過量を検出し、
   前記透過量の差によって前記貫通穴の少なくとも前記溝の異常部の存在を検出することを特徴する微小間隙溝保有物体の検査方法。
2. 前記微小間隙溝保有物体は、ハニカム構造体成形用金型であり、前記貫通穴はハニカム構造体成形材を供給する供給穴と該供給穴から供給されたハニカム構造体成形材を所定の形状に成形するための微小間隙のスリット溝を有していることを特徴とする請求項１記載の微小間隙溝保有物体の検査方法。
3. 前記光を前記貫通穴の一端の前記供給穴側から照射することを特徴とする請求項２記載の微小間隙溝保有物体の検査方法。
4. 前記スリット溝の大きさは８５ミクロン以下であることを特徴とする請求項２又は３記載の微小間隙溝保有物体の検査方法。
5. 前記光の透過量の検出はカメラで撮影することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の微小間隙溝保有物体の検査方法。
6. 前記カメラで撮影した前記光の透過量の差による前記異常部を画像で表示することを特徴とする請求項５記載の微小間隙溝保有物体の検査方法。
7. 貫通穴が形成され、該貫通穴の少なくとも一部に間隙の小さい溝を有する微小間隙溝保有物体の前記貫通穴の少なくとも前記溝内に存在する異常部を除去修正する微小間隙溝保有物体の修正方法であって、
   前記貫通穴に修正剤を押し通すことを特徴とする微小間隙溝保有物体の修正方法。
8. 前記微小間隙溝保有物体は、ハニカム構造体成形用金型であり、前記貫通穴はハニカム構造体成形材を供給する供給穴と該供給穴から供給されたハニカム構造体成形材を所定の形状に成形するための微小間隙のスリット溝を有していることを特徴とする請求項７記載の微小間隙溝保有物体の修正方法。
9. 前記修正剤は前記異常部が存在しない前記貫通穴にマスキングを施し前記貫通穴の他端の前記スリット溝側から押し通すことを特徴とする請求項８記載の微小間隙溝保有物体の修正方法。
10. 前記スリット溝の大きさは８５ミクロン以下であることを特徴とする請求項８又は９記載の微小間隙溝保有物体の修正方法。
11. 前記修正剤は研磨剤を含有する粘土状母材であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の微小間隙溝保有物体の修正方法。
12. 前記研磨剤は炭化珪素又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項１１記載の微小間隙溝保有物体の修正方法。