JP2010217069A - 流体洩れ検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧機器の流体洩れを精度よく検出することが可能な流体洩れ検査装置を提供すること。
【解決手段】
摺動自在に内挿されるピストンによって流体室が画成されるアウターチューブ１１と、ピストンと一体に設けられ、アウターチューブ１１に対して進退自在なピストンロッド１２と、を備える緩衝器１０の流体洩れ検査装置１００であって、緩衝器１０の流体洩れ被検査部１２ａを撮像するカメラ３０と、被検査部１２ａに気体を吹き付けて漏洩している流体の付着状態を変化させる気体吹付装置４０と、気体吹付装置４０によって気体を吹き付けたときと吹き付けないときとにおける被検査部１２ａの画像を比較する画像比較手段と、画像比較手段によって二つの画像間における変化を算出し、その変化に基づいて流体洩れを判定する流体洩れ判定手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体圧機器における流体の漏れを検出する検査装置及び検査方法に関するものである。

従来から、シリンダ内部を摺動するピストンによって画成された流体室を備える流体圧機器が知られている。この流体圧機器は、シリンダ内部に粘性流体が密封され、粘性流体が流体室から出入りするように形成される。ピストンには、シリンダ内部から外部へ突出して設けられるピストンロッドが連結される。

シリンダとピストンロッドとの間の摺動部は粘性流体が漏洩しないように封止されている。しかし、生産工程における不良などによって摺動部から粘性流体が漏洩すると流体圧機器の機能を発揮できなくなるおそれがある。そのため、生産工程において摺動部からの粘性流体の漏洩の有無を検査する必要がある。

特許文献１には、油漏れ検出剤を使用して油の漏洩を検出する油圧式ダンパの検査方法が開示されている。

また、特許文献１のように検出剤を使用する方法の他に、作業者が流体洩れの有無を目視によって検査する方法が広く用いられている。

特開２００７−１４７０１９号公報

しかしながら、漏洩する粘性流体は透明であるため、目視による検査では見落とされるおそれがある。また、目視による検査では判定基準が作業者によって異なるため、その判定にはばらつきがある。つまり、目視による検査では検査の精度を高く保つことが困難である。

そこで、本発明では粘性流体の漏洩を精度よく検出することが可能な流体洩れ検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、摺動自在に内挿されるピストンによって流体室が画成されるアウターチューブと、前記ピストンと一体に設けられ、前記アウターチューブに対して進退自在なピストンロッドと、を備える流体圧機器の流体洩れ検査装置であって、前記流体圧機器の流体洩れ被検査部の画像を撮像する撮像手段と、前記被検査部に外乱を付与して漏洩している流体の付着状態を変化させる外乱付与手段と、前記外乱付与手段によって外乱を付与したときと付与していないときとにおける被検査部の画像を比較する画像比較手段と、前記画像比較手段によって二つの前記画像間における変化を算出し、その変化に基づいて流体洩れを判定する流体洩れ判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明では、流体圧機器の被検査部に外乱付与手段によって外乱を付与したときの撮像画像と、外乱を付与しないときの撮像画像とを、画像比較手段によって比較する。そして、二つの画像間における相対的な変化を算出し、その変化に基づいて流体洩れを判定する。

したがって、流体洩れを精度よく検出することが可能な流体洩れ検査装置を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る流体洩れ検査装置の構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る流体洩れ検査装置１００について説明する。

流体洩れ検査装置１００は、緩衝器１０の流体洩れ検査を行うための装置である。

まず、図１を参照しながら流体洩れ検査装置１００の検査対象である緩衝器１０について説明する。

緩衝器１０は、緩衝器１０のシリンダを形成する略円筒形のアウターチューブ１１と、アウターチューブ１１の内部を摺動自在に収装されるピストン（図示省略）と、ピストンに固定されアウターチューブ１１の外部へと突出するピストンロッド１２とを備える。この緩衝器１０が流体圧機器に該当する。緩衝器１０ではなく、液体の圧力によってピストンロッドが進退する液圧シリンダであってもよい。

アウターチューブ１１の内部は、ピストンを挟んで二つの流体室（図示省略）が画成される。二つの流体室にはオイルなどの粘性流体が封入される。

ピストンには、粘性流体が通過可能なオリフィス（図示省略）が形成される。粘性流体は、オリフィスを通過可能なため、ピストンはアウターチューブ１１内を摺動することが可能となる。また、このオリフィスを通って二つの流体室間を移動する際の粘性流体の抵抗によって緩衝器１０は減衰力を発揮する。

ピストンロッド１２は、アウターチューブ１１の中心軸と同軸に設けられる。ピストンロッド１２は、一方の流体室内部からアウターチューブ１１外部へと出入り自在に設けられる。

アウターチューブ１１の端部は、隔壁１１ａによって封止されている。ピストンロッド１２は、隔壁１１ａの穴を挿通して摺動する。

隔壁１１ａには、流体室内の粘性流体が外部へと漏洩することを防止するために封止手段（図示省略）が設けられる。つまり、封止手段は隔壁１１ａの穴とピストンロッド１２との間から粘性流体が漏洩することを防止する。この封止手段は、例えばＯリングである。

Ｏリングは、隔壁１１ａに固定されて流体室をシールする。アウターチューブ１１内には、ピストンロッド１２の摺動抵抗を軽減するためにグリスなどの潤滑手段が、Ｏリングに供給されるように充填される。

アウターチューブ１１に対して進退するピストンロッド１２の一部を、流体洩れ検査装置１００の被検査部１２ａとする。被検査部１２ａは、Ｏリングの内周を摺動する部分であればピストンロッド１２の長手方向の一部を任意に設定してよい。

ピストンロッド１２が流体室内部へと進入したときには、流体室に封入されている粘性流体が被検査部１２ａに付着する。そして、被検査部１２ａに付着した粘性流体は、ピストンロッド１２が流体室内部から退出したときにＯリングによって除去され、流体室外部へと漏洩することはない。ところが、生産工程における不良などが原因でシールが完全でない場合には、粘性流体はピストンロッド１２に付着したまま外部へと漏洩するおそれがある。

次に、図１を参照しながら流体洩れ検査装置１００について説明する。

流体洩れ検査装置１００は、被検査部１２ａにおける粘性流体の漏洩の有無を検査する。

流体洩れ検査装置１００は、緩衝器１０を軸中心に回転させるための電動モータ２０と、緩衝器１０の回転角を測定するためのエンコーダ２１と、ピストンロッド１２の被検査部１２ａの画像を撮像するためのカメラ３０と、被検査部１２ａに気体を吹き付けるための気体吹付装置４０と、流体洩れ検査装置１００の制御を行うためのコントローラ５０とを備える。

電動モータ２０は、ピストンロッド１２の自由端と対峙するように、かつ回転軸（図示省略）が緩衝器１０の中心軸と一致するように設けられる。電動モータ２０の出力軸は、ピストンロッド１２の自由端に固定される。この電動モータ２０が回転手段に該当する。

エンコーダ２１は、アウターチューブ１１の端部と対峙して設けられる。エンコーダ２１は、被回転軸（図示省略）が緩衝器１０の中心軸と一致するように、被回転軸がアウターチューブ１１の端部に固定される。このエンコーダ２１が回転角検出手段に該当する。

エンコーダ２１は、電動モータ２０によって回転させられる緩衝器１０の回転角を測定する。エンコーダ２１は、コントローラ５０と電気的に接続され、測定した緩衝器１０の回転角をコントローラ５０に送信する。

エンコーダ２１と電動モータ２０とを個別に設ける構成ではなく、ＡＣサーボモータやステッピングモータのように回転角を測定する手段を備えるモータを使用する構成であってもよい。

カメラ３０は、ピストンロッド１２と対峙するように、かつピストンロッド１２の中心軸に対して垂直に設けられる。カメラ３０は、ピストンロッド１２から所定の距離だけ離間して設けられる。この所定の距離は、カメラ３０のフォーカスを合わせられる距離であり、かつカメラ３０が被検査部１２ａ全体を撮像可能な距離である。このカメラ３０が撮像手段に該当する。

カメラ３０は、ピストンロッド１２の被検査部１２ａの静止画像を撮像可能である。カメラ３０は、コントローラ５０と電気的に接続され、コントローラ５０からの指令を受けて動作し、コントローラ５０に画像データを送信可能である。

カメラ３０は、連続して撮像した画像を連結して出力可能である。具体的には、カメラ３０は所定の時間毎に静止画を撮像して、連続して撮像した画像を順に連結することによって一枚の画像を形成する。これにより、アウターチューブ１１の外周を一周分撮像した画像を、一枚の画像として出力可能である。

ここでいう所定の時間は、電動モータ２０による緩衝器１０を回転させる速度と同期するように決定される。即ち、電動モータ２０は、この所定の時間に合わせた回転速度で緩衝器１０を回転させる。つまり、電動モータ２０の回転速度は、エンコーダ２１から出力される緩衝器１０の回転速度と、カメラ３０が静止画を撮像する間隔である所定の時間とが同期するようにコントローラ５０によって調節される。これにより、カメラ３０は、緩衝器１０の全周にわたって被検査部１２ａを撮像可能である。

カメラ３０には、被検査部１２ａを照明する照明装置３１が併設される。照明装置３１は、コントローラ５０からの指令を受けて発光する。照明装置３１の明るさは、コントローラ５０によって任意に明るさに調節される。照明装置３１は、例えばカメラ３０のレンズ周囲に取り付けられるリング照明である。

気体吹付装置４０は、ピストンロッド１２と対峙して設けられる。気体吹付装置４０は、本実施形態ではピストンロッド１２の中心軸に対して垂直に設けられるが、ピストンロッド１２に気体を吹き付け可能な位置であれば垂直でなくてもよい。気体吹付装置４０は、ピストンロッド１２とカメラ３０との間に設けられる。

気体吹付装置４０は、カメラ３０の撮像範囲に入らないように、かつ被検査部１２ａを照射する照明装置３１と被検査部１２ａとの間に入らないように設けられる。そのため、本実施形態では気体吹付装置４０に穴を設けて、被検査部１２ａがカメラ３０の撮像範囲に入り、照明装置３１の照射範囲に入るようにしている。

気体吹付装置４０は、ピストンロッド１２の中心軸と平行に直線的に並べられた小径の吹付口（図示省略）を複数備え、被検査部１２ａに気体を吹き付ける。気体吹付装置４０は、長手方向が緩衝器１０の軸と平行になるように設けられる。つまり、気体吹付装置４０は、ピストンロッド１２の軸方向に沿って直線的に気体を吹き付け可能である。気体吹付装置４０を設ける他にも、振動を加えたり超音波を衝突させたりしても粘性流体の付着状態を変化させることは可能である。

コントローラ５０は、流体洩れ検査装置１００の制御を行うものであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えるマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって流体洩れ検査装置１００の制御が実行される。

ＣＰＵには、Ｉ／Ｏインターフェースを介してカメラ３０によって撮像された画像、及びエンコーダ２１からの信号が入力される。ＣＰＵは、Ｉ／Ｏインターフェースを介して電動モータ２０，カメラ３０，および照明装置３１へと信号を出力する。

コントローラ５０には、表示装置５１が併設される。この表示装置５１によって、コントローラ５０における制御の状態を確認することが可能である。表示装置５１には、カメラ３０によって撮像された画像や流体洩れ判定結果など、作業者が必要とする様々な情報が表示される。表示装置５１としてタッチパネル式のモニタを設けて、作業者による操作を可能にしてもよい。

以下、流体洩れ検査装置１００を使用した流体洩れ検査方法について説明する。

まず、作業者によって緩衝器１０が流体洩れ検査装置１００に載置される。作業者によって載置する他にも、併設して設けられる設備等（図示省略）から緩衝器１０を載置するためのコンベアやロボットなどの載置手段（図示省略）を設けて自動化してもよい。

流体洩れ検査装置１００へと移設された緩衝器１０のアウターチューブ１１を固定した状態で、アウターチューブ１１内にピストンロッドを数回進退させる。数回とは、例えば２，３回である。進退させる長さは、被検査部１２ａが流体室内に完全に進入する長さである。

緩衝器１０から粘性流体が漏洩している場合には、この工程によってピストンロッド１２における被検査部１２ａの周囲に粘性流体が付着する。この工程は、作業者によって行ってもよく、また自動化して設備によって行ってもよい。

次に、電動モータ２０の回転軸をピストンロッド１２に固定し、エンコーダ２１の被回転軸をアウターチューブ１１に固定する。このとき、ピストンロッド１２はアウターチューブ１１に対して相対回転しないように固定する。つまり、ピストンロッド１２とアウターチューブ１１とは、一体となって回転する。

次に、気体吹付装置４０によって気体を吹き付けない状態で、照明装置３１によって被検査部１２ａを照射しながら、カメラ３０を利用して被検査部１２ａの撮像を行う。このとき、電動モータ２０によって緩衝器１０は略一周分だけ回転させられる。

カメラ３０は、アウターチューブ１１外周の略一周分だけ撮像する。よって、カメラ３０によって撮像された画像は、アウターチューブ１１の外周を平面に展開したような画像になる。つまり、カメラ３０が撮像可能な幅が画像の幅になり、アウターチューブ１１の円周の長さがその画像の高さになる。このとき、エンコーダ２１によって撮像開始の位置及び撮像終了の位置が測定され、撮像した画像と共にコントローラ５０のＲＡＭに記憶される。

次に、気体吹付装置４０によって気体を吹き付けた状態で、カメラ３０を利用して被検査部１２ａの撮像を行う。このとき、電動モータ２０によって緩衝器１０は略一周分だけ回転させられる。撮像開始の位置及び撮像終了の位置は、コントローラ５０のＲＡＭに記憶してある位置を読み込み、同一の位置になるように撮像する。つまり、気体を吹き付けながら撮像すること以外は、気体を吹き付けない状態で撮像した画像と同一の条件で撮像する。これにより、気体を吹き付けた状態で撮像した画像は、気体を吹き付けない状態で撮像した画像と同一の幅及び高さになる。また、二つの画像の同一の位置にある画素は、被検査部１２ａの同一の位置を撮像したものである。

ここで、電動モータ２０は、気体吹付装置４０によって気体の吹き付けが開始されてからすぐに緩衝器１０を回転させるのではなく、所定の時間だけ待ってから緩衝器１０を回転させる。被検査部１２ａの外周表面に付着した粘性流体の付着状態が変化してから撮像を開始するために、所定の時間だけ待った方がよい。

所定の時間とは、被検査部１２ａの外周表面に付着した粘性流体の付着状態が変化するのに必要な最小限の時間、例えば１，２秒程度である。

気体吹付装置４０によって気体を吹き付けながら撮像を行うと、被検査部１２ａに付着している粘性流体の付着状態が変化する。具体的には、気体を吹き付けない状態では、粘性流体は表面張力によって凸状に付着している。これに対して、気体を吹き付けた状態では、気体が吹き付けられた部分に付着している粘性流体は周囲へと分散させられるため、凸状だった粘性流体が凹状に変化する。そして、その周囲に分散させられた粘性流体が凸状に変化する。

ここで、アウターチューブ１１内には、Ｏリングとピストンロッド１２との間の摺動抵抗を軽減するために、グリスが充填されている。そのため、ピストンロッド１２にグリスが付着することがある。しかし、グリスは粘性流体と比して粘性が高いため、気体を吹き付けられても付着状態が変化しない。よって、漏洩している粘性流体のみの付着状態を変化させることが可能である。

カメラ３０によって撮像された二つの画像はカラー画像であるが、比較を容易にするためにカラー画像を８ビットのグレースケールに変換する。グレースケール化された画像は、白から黒までの２５６諧調に明度の異なるグレーで表される。このようにカラー画像をグレースケール化する方法の他に、モノクロカメラを使用して最初からグレースケールで表される画像を撮像してもよい。また、二つの画像をカラー画像のまま使用してもよい。

次に、グレースケール化された二つの画像を比較する。即ち、気体を吹き付けていない状態で撮像した画像と気体を吹き付けた状態で撮像した画像との差をとる。画像は、エンコーダ２１によって回転角を測定しながら固定されたカメラ３０で撮像したため、二つの画像において同一の回転角における画素は同一の位置にあり、各々の画素同士を比較することが可能である。この工程が画像比較手段に該当する。

次に、二つの画像の差を二値化処理する。同一の位置にある画素同士に所定の値以上の明度の差がある場合にはその画素に変化があったものとし、所定の値よりも小さな明度の差である場合にはその画素に変化がなかったものとする。所定の値とは、漏洩した粘性流体が付着すると変化する程度の値を予め実験等によって調査することによって定められる。つまり、粘性流体が漏洩しているときに二つの画素間で変化する最小限の明度の差である。撮像時の誤差による明度の差を排除するためである。

８ビットのグレースケールだった画像が二値化処理即ち１ビット化されると、二つの画像間で変化した画素と変化していない画素との二種類に分類される。つまり、二値化処理すると変化の無かった画素の数及び変化のあった画素の数を数えることが可能である。

そして、変化のあった画素数が所定の数よりも少ないときには、粘性流体が漏洩していないと判定し、所定の数よりも多いときには、粘性流体が漏洩していると判定する。撮像時の誤差による差を排除するためである。この工程が流体洩れ判定手段に該当する。

ここで、ピストンロッド１２は金属で形成されるため光沢があり、漏洩するおそれのある粘性流体は透明である。粘性流体に多少の色がついていることもあるが、付着時には薄い膜の状態であるため視認することは困難である。

しかしながら、二つの画像を比較することによって流体洩れを判定する流体洩れ検査装置１００によれば、素地の状態に関わらず粘性流体の漏洩を精度よく検出することが可能である。

また、ピストンロッド１２は仕上げ工程で磨き処理やメッキ処理をされていることがある。そのため、撮像された画像には磨かれた痕跡やメッキ処理の跡など素地の状態がそのまま写っており、粘性流体の漏洩を絶対的に判定することは困難であった。

しかしながら、流体洩れ検査装置１００では二つの画像を比較することによって相対的に粘性流体の漏洩を判定する。そのため、精度よく粘性流体の漏洩を検出することが可能である。

また、流体洩れ検査装置１００では、自動化することによって作業者が判定する工程を皆無にした。これにより、作業者によって異なる判定基準による判定のばらつきをなくし、検査の精度を高く保つことが可能である。

以上の実施の形態によれば、以下のような効果を奏する。

緩衝器１０のピストンロッド１２に設けた被検査部１２ａに、気体吹付装置４０によって気体を吹き付けたときの撮像画像と、気体を吹き付けないときとの撮像画像とを、画像比較手段によって比較する。そして、グレースケール化や二値化処理によって二つの画像間における相対的な変化を算出し、その変化に基づいて流体洩れを判定する。したがって、緩衝器１０の流体洩れを精度よく検出することが可能である。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係る流体洩れ検査装置及び検査方法は、緩衝器のように流体を封入した流体圧機器における流体の漏洩を検出するための検査に利用できる。

１００ 流体洩れ検査装置
１０ 緩衝器
１１ アウターチューブ
１２ ピストンロッド
１２ａ 被検査部
２０ 電動モータ
２１ エンコーダ
３０ 撮像手段
４０ 気体吹付装置
５０ コントローラ

Claims (6)

1. 摺動自在に内挿されるピストンによって流体室が画成されるアウターチューブと、
   前記ピストンと一体に設けられ、前記アウターチューブに対して進退自在なピストンロッドと、を備える流体圧機器の流体洩れ検査装置であって、
   前記流体圧機器の流体洩れ被検査部の画像を撮像する撮像手段と、
   前記被検査部に外乱を付与して漏洩している流体の付着状態を変化させる外乱付与手段と、
   前記外乱付与手段によって外乱を付与したときと付与していないときとにおける被検査部の画像を比較する画像比較手段と、
   前記画像比較手段によって二つの前記画像間における変化を算出し、その変化に基づいて流体洩れを判定する流体洩れ判定手段と、を備えることを特徴とする流体洩れ検査装置。
2. 前記外乱付与手段は、前記被検査部に気体を吹き付ける気体吹付装置であることを特徴とする請求項１に記載の流体洩れ検査装置。
3. 前記流体圧機器を軸中心に回転させる回転手段を更に備え、
   前記撮像手段は、前記流体圧機器外周の略一周分の撮像をすること特徴とする請求項１又は２に記載の流体洩れ検査装置。
4. 前記回転手段によって回転させられる前記流体圧機器の回転角を検出可能な回転角検出手段を更に備え、
   二つの前記画像を、前記被検査部の同一の部分が同一の位置に撮像された画像とすることを特徴とする請求項３に記載の流体洩れ検査装置。
5. 前記撮像手段は、前記流体圧機器の流体洩れ被検査部のグレースケールの静止画像を撮像することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の流体洩れ検査装置。
6. 動自在に内挿されるピストンによって流体室が画成されるアウターチューブと、
   前記ピストンと一体に設けられ、前記アウターチューブに対して進退自在なピストンロッドと、を備える流体圧機器の流体洩れ検査方法であって、
   前記流体圧機器の流体洩れ被検査部の画像を撮像し、
   漏洩している流体の付着状態を変化させるための外乱を前記被検査部に付与しながら前記被検査部の画像を撮像し、
   前記外乱を付与せずに撮像した画像と前記外乱を付与しながら撮像した画像との間における変化を算出し、
   二つの画像の間における変化に基づいて流体洩れを判定する流体洩れ検査方法。