JP2013140073A - ハニカム構造体の封口部の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム構造体の貫通孔の端部を封じる封口部の欠陥を効率的に検出できる検査装置及び検査方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係るハニカム構造体の封口部の検査装置は、ハニカム構造体の一方の端面に光を照射し、当該端面が有する開口からハニカム構造体内に光を導入する照射手段と、ハニカム構造体の他方の端面であってハニカム構造体の貫通孔の端部を封じた封口部を有する端面と当該端面における封口部を撮影する撮像装置との相対的な距離を調整する位置調整手段と、他方の端面における封口部を撮像装置で撮影し、当該封口部からの光漏れを検出する検出手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハニカム構造体の封口部の検査装置及び検査方法に関する。

ハニカムフィルタは、例えばＤＰＦ（Diesel particulate filter）として広く用いられている。ハニカムフィルタは、多数の貫通孔を有するハニカム構造体の一部の貫通孔の一端側を封口材で封じた封口部を有すると共に、残りの貫通孔の他端側にも封口部を有する構造を有する。

従来より、光の照射によってハニカム構造体の貫通孔を検査する装置が知られている。例えば、特許文献１，２には、封口前のハニカム構造体の一方の端面に光を照射する照明手段と、他方の端面から出た光を受光する受光手段とを備え、貫通孔の貫通度合を検査する装置が開示されている。

特開２００３−２７０１５８号公報 特開２００９−３００４５５号公報

しかし、従来の検査装置は、ハニカム構造体の貫通孔の貫通度合を検査するためのものであり、貫通孔の端部に形成された封口部の欠陥を検出することはできなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ハニカム構造体の貫通孔の端部を封じる封口部の欠陥を効率的に検出できる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

本発明はハニカム構造体の封口部の検査装置を提供する。この検査装置は、ハニカム構造体の一方の端面に光を照射し、当該端面が有する開口からハニカム構造体内に光を導入する照射手段と、ハニカム構造体の他方の端面であってハニカム構造体の貫通孔の端部を封じた封口部を有する端面と当該端面における封口部を撮影する撮像装置との相対的な距離を調整する位置調整手段と、他方の端面における封口部を撮像装置で撮影し、当該封口部からの光漏れを検出する検出手段とを備える。

上記検査装置によれば、封口部に孔などの欠陥がある場合に、欠陥から漏れる光を撮像装置で検出することができ、不良封口部を特定できる。また、位置調整手段によってハニカム構造体と撮像装置の相対的な距離を調整できるので、ピント調整や拡大が容易で欠陥から漏れる光の輝度が比較的弱くても十分に高い感度で欠陥として検出できる。

ハニカムフィルタのような一方及び他方の端面に開口及び封口部の両方を有するハニカム構造体を検査対象とした場合、上記検査装置はハニカム構造体の一方の端面側と他方の端面側の位置を入れ替えるようにハニカム構造体の位置を調整する機構（例えば回転機構）を更に備えることが好ましい。かかる構成を採用することにより、上記検査対象が有する両端面の封口部を効率的に検査できる。

位置調整手段は、ハニカム構造体の形状データ（例えば軸方向の長さ及び端面の平行度）に基づいてハニカム構造体又は撮像装置の位置を変更するものであることが好ましい。かかる構成を採用することにより、検査対象のハニカム構造体の寸法や形状に応じた検査が可能となり、より一層高い感度で封口部の欠陥を検出できる。

本発明はハニカム構造体の封口部の検査方法を提供する。この検査方法は、ハニカム構造体の一方の端面に光を照射し、当該端面が有する開口からハニカム構造体内に光を導入する照射工程と、ハニカム構造体の他方の端面であってハニカム構造体の貫通孔の端部を封じた封口部を有する端面と当該端面における封口部を撮影する撮像装置との相対的な距離を調整する位置調整工程と、他方の端面における封口部を撮像装置で撮影し、当該封口部からの光漏れを検出する検出工程とを備える。

上記検査方法によれば、封口部に孔などの欠陥がある場合に、欠陥から漏れる光を撮像装置で検出することができ、不良封口部の位置を特定できる。また、位置調整工程によってハニカム構造体と撮像装置の相対的な距離を調整できるので、ピント調整や拡大が容易で欠陥から漏れる光の輝度が比較的弱くても十分に高い感度で欠陥として検出できる。

ハニカムフィルタのような一方及び他方の端面にそれぞれ開口及び封口部を有するハニカム構造体を検査対象とした場合、上記検査方法はハニカム構造体の他方の端面が有する封口部の検査を行った後、ハニカム構造体の一方の端面側と他方の端面側の位置を入れ替えるようにハニカム構造体の位置を調整する工程と、一方の端面が有する封口部を検査する工程とを更に備えることが好ましい。かかる工程を追加的に実施することにより、上記検査対象が有する両端面の封口部を効率的に検査できる。

位置調整工程において、ハニカム構造体の形状データ（例えば軸方向の長さ及び端面の平行度）に基づいてハニカム構造体又は撮像装置の位置を変更することが好ましい。かかる構成を採用することにより、検査対象のハニカム構造体の寸法や形状に応じた検査が可能となり、より一層高い感度で封口部の欠陥を検出できる。

本発明によれば、ハニカム構造体の貫通孔の端部を封じる封口部の欠陥を効率的に検出できる。

図１の（ａ）は検査対象となるハニカムフィルタ１００の斜視図、図１の（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視図である。 図２は、本発明に係る検査装置の一実施形態を模式的に示す部分断面図である。 図３は、欠陥を有する封口部の画像の一例を模式的に示す図である。

図面を参照して、発明の実施形態について説明する。まず、本実施形態で検査対象となるハニカムフィルタ（ハニカム構造体）１００について説明する。このハニカムフィルタ１００は、例えば、ＤＰＦとして用いることのできるものである。

ハニカムフィルタ１００は、互いに平行に伸びる複数の流路１１０を形成する隔壁１１２を有すると共に、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、一方の端面Ｆａに複数の封口部１１４ａ及び他方の端面Ｆｂに複数の封口部１１４ｂをそれぞれ有する円柱体である。封口部１１４ａは複数の流路１１０の内の一部の一端（図１の（ｂ）の左端）を閉鎖し、他方、封口部１１４ｂは複数の流路１１０の内の残部の他端（図１の（ｂ）の右端）を閉鎖する。

ハニカムフィルタ１００の流路１１０が延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、ハニカムフィルタ１００の外径も特に限定されないが、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることできる。流路１１０の断面のサイズは、例えば、正方形の場合、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。隔壁１１２の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍとすることができる。

ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２の材質は、多孔性セラミクス（焼成体）である。セラミクスは特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、さらに、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。

上述のように、ハニカムフィルタ１００の複数の流路１１０のうちの一部の左端が封口部１１４ａにより封口され、ハニカムフィルタ１００の複数の流路１１０のうちの残部の右端が封口部１１４ｂにより封口されている。封口部１１４ａ，１１４ｂの材質としては、ハニカムフィルタ１００と同様のセラミクス材料を用いることができる。上述の「複数の流路１１０のうちの一部」と「複数の流路１１０のうちの残部」とは、好ましくは、図１の（ａ）に示すように、端面側から見て行列状に配列された複数の流路の内の、縦方向及び横方向それぞれ１つおきに選択された流路の組合せである。

ハニカムフィルタ１００は、多孔質の隔壁１１２を有することにより、図１の（ｂ）において、流路１１０の左端から供給されたガスは、隔壁１１２を通過して隣の流路１１０に到達し、流路１１０の右端から排出される。このとき、流入したガス中の粒子が、隔壁１１２によって除去されてフィルタとして機能する。

このようなハニカムフィルタ１００は例えば以下のようにして製造することができる。まず、無機化合物源粉末と、有機バインダと、溶媒と、必要に応じて添加される添加物を用意する。そして、これらを混練機等により混合して原料混合物を得、得られた原料混合物を隔壁の形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出し、所望の長さに切断後、公知の方法で乾燥することにより、グリーンハニカム成形体を得る。そして、グリーンハニカム成形体の流路の端部を公知の方法によって封口材で封口してから焼成する、または、グリーンハニカム成形体を焼成してから公知の方法によって流路の端部を封口すればよい。

図２を参照して、ハニカムフィルタ１００の封口部１１４ａ，１１４ｂを検査するための装置について説明する。図２は、検査装置５０を用いて端面Ｆｂにおける封口部１１４ｂの検査を行っている様子を示す図である。検査装置５０は、ハニカムフィルタ１００の一方の端面Ｆａに光を照射する照射手段１０と、ハニカムフィルタ１００の他方の端面Ｆｂとカメラ（撮像装置）３２との相対的な距離を調整する位置調整手段２０と、他方の端面Ｆｂにおける封口部１１４ｂをカメラ３２で撮影し、封口部１１４ｂからの光漏れを検出する検出手段３０とを備える。

照射手段１０は、ハニカムフィルタ１００の一方の端面Ｆａに光を照射し、図２に示すように、端面Ｆａが有する開口１１０ａからハニカムフィルタ１００内に光を導入するためのものである。照射手段１０としては、平行光又は拡散光を発する光源が挙げられるが、高い感度で封口部１１４ｂの欠陥を検出する観点から、平行光を発する光源が好ましい。より具体的には、平行光を発するＬＥＤ光源を利用することが好ましい。

位置調整手段２０は、ハニカムフィルタ１００を保持部２１で保持すると共にハニカムフィルタ１００を所望の位置に移動させるためのものである。図２に示すようにＸＹＺ座標系を設定すると、位置調整手段２０は、ハニカムフィルタ１００をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれにも移動させることができる構成であることが好ましい。

Ｘ方向（ハニカムフィルタ１００の軸方向）にハニカムフィルタ１００を移動させることで、カメラ３２を移動させなくても端面Ｆｂとカメラ３２との距離を適宜設定できる。Ｙ方向及びＺ方向にハニカムフィルタ１００を移動可能な構成は、端面Ｆｂの全体がカメラ３２に収まらない場合に有用である。すなわち、端面Ｆｂの一部の封口部１１４ｂを拡大して撮影し、その後、ハニカムフィルタ１００をＹ方向及び／又はＺ方向に移動させ、撮影を繰り返すことで、端面Ｆｂの全部の封口部１１４ｂを撮影できる。得られた複数の画像データを合成することで、端面Ｆｂの全体の画像データを得ることができる。なお、位置調整手段２０は、ハニカムフィルタ１００を移動させる代わりに、カメラ３２を移動させるものであってもよい。

検査装置５０は、ハニカムフィルタ１００の一方の端面Ｆａ側と他方の端面Ｆｂ側の位置を入れ替えるようにハニカムフィルタ１００を１８０°回転させる回転機構４０を更に備えることが好ましい。かかる構成を採用することにより、端面Ｆｂの封口部１１４ｂの検査終了後、ハニカムフィルタ１００を保持部２１から取り外すことなく、端面Ｆａの封口部１１４ａの検査を引き続き実施できる。

検出手段３０は、端面Ｆｂを撮影するカメラ３２と、カメラ３２が取得した画像を解析するコンピュータ３５とを備える。カメラ３２の具体例としては、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどが挙げられる。カメラ３２は、ハニカムフィルタ１００の端面Ｆｂに対して垂直な方向（Ｘ方向）から端面Ｆｂを撮影する。

コンピュータ３５は、カメラ３２が撮影した画像を画像解析し、封口部１１４ｂに欠陥がある場合には欠陥からの光漏れを検出する。例えば、画像から所定のしきい値に比べて明るい部分を抽出し、この部分を光漏れが生じている封口部とすればよい。

図３はカメラ３２の視野ＦＶを示し、このような画像データがコンピュータ３５に送られる。ここで、図２に示すように、上から２番目の封口部１１４ｂに孔（欠陥）Ｈがあったとすると、図３に示すように、カメラ３２が撮影する画像では、孔Ｈから漏れた光が明るい点ｈとして写る。なお、孔Ｈがある封口部１１４ｂの上下左右の流路に対応する箇所が明るく光る正方形として写っているのは、これらの流路は反対側の端面Ｆａにおいて封口部１１４ａによって封口されているものの、端面Ｆａの開口１１０ａから入った光が隔壁１１２を透過して流路１１０内を照らすため、端面Ｆｂ側において開口１１０ｂは明るい状態となっているからである。

上述のように、端面Ｆｂの全体がカメラ３２の視野ＦＶに収まらず、ハニカムフィルタ１００をＹ方向及び／又はＺ方向に移動させて複数の画像を撮影した場合、コンピュータ３５によって複数の画像データを合成して端面Ｆｂの全体の画像を作成して解析を行うことが好ましい。

なお、コンピュータ３５によって位置調整手段２０を制御してハニカムフィルタ１００の位置を自動的に調整できるようにしてもよい。例えば、ハニカムフィルタ１００の軸方向の長さ及び端面の平行度などのデータを事前に測定し、これらのデータをコンピュータ３５に入力し、これらの入力値に基づいてカメラ３２とハニカムフィルタ１００との位置を変更して撮影を実施してもよい。これにより、検査対象のハニカムフィルタ１００の寸法や形状に応じた検査が可能となり、より一層高い感度で封口部１１４ｂの欠陥を検出できる。

続いて、上述の検査装置５０を使用したハニカムフィルタ１００の検査方法について説明する。

まず、検査対象のハニカムフィルタ１００を保持部２１に装着する。そして、ハニカムフィルタ１００の一方の端面Ｆａに光を照射し、端面Ｆａの開口１１０ａから流路１１０内に光を導入する（照射工程）する。他方、カメラ３２のピントが他方の端面Ｆｂにおける封口部１１４ｂに合うように、端面Ｆｂとカメラ３２との距離を位置調整手段２０によって調整する（位置調整工程）。カメラ３２と端面Ｆｂの距離は、好ましくは１００〜５００ｍｍ程度であり、より好ましくは２００〜３００ｍｍ程度とする。なお、照射工程と位置調整工程の順序は任意である。

以上の準備ができたら、端面Ｆｂにおける封口部１１４ｂをカメラ３２で撮影し、封口部１１４ｂからの光漏れをコンピュータ３５で検出する（検出工程）。図２に示すように、孔Ｈなどの欠陥がある封口部１１４ｂは、孔Ｈからの光漏れによってその部分が明るく光る点ｈとして検出される（図３参照）。

本実施形態に係る検査方法は、ハニカムフィルタ１００の他方の端面Ｆｂが有する封口部１１４ｂの検査を行った後、回転機構４０を利用してハニカムフィルタ１００の一方の端面Ｆａ側と他方の端面Ｆｂ側の位置を入れ替えるようにハニカムフィルタ１００を１８０°回転させる工程と、ハニカムフィルタ１００の回転後、端面Ｆｂの封口部１１４ｂの検査と同様にして端面Ｆａの封口部１１４ａを検査する工程とを更に備えることが好ましい。かかる工程を追加的に実施することにより、保持部２１からハニカムフィルタ１００を取り外すことなく、両端面Ｆａ，Ｆｂの封口部１１４ａ，１１４ｂを効率的に検査できる。

ハニカムフィルタ１００の外形が円柱からやや変形しているような場合には、ハニカムフィルタ１００の軸方向の長さ及び端面の平行度の少なくとも一方のデータに基づいてハニカムフィルタ１００又はカメラ３２の位置を調整するように位置調整工程を実施してもよい。これにより、カメラ３２で撮影を行う検出工程において、カメラ３２のピントが合った状態を維持しやすい。この場合、本実施形態に係る検査方法は、ハニカムフィルタ１００の軸方向の長さ及び／又は端面の平行度のデータを事前に測定する測定工程と、これらのデータをコンピュータ３５に入力する入力工程とを更に備えることが好ましい。これにより、コンピュータ３５によって自動的に検査を実施することも可能となる。

上記実施形態によれば、封口部１１４ａ，１１４ｂに孔などの欠陥がある場合に、欠陥から漏れる光をカメラ３２で検出することができ、不良封口部の位置を特定できる。また、位置調整手段２０によってハニカムフィルタ１００とカメラ３２の相対的な距離を調整できるので、封口部１１４ａ，１１４ｂを拡大して撮影でき、欠陥から漏れる光の輝度が比較的弱くても十分に高い感度で欠陥として検出できる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されずさまざまな変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では、ハニカムフィルタ１００を横向きに配置する場合を例示したが、例えば、ハニカムフィルタ１００が縦に配置されるように構成としてもよい。

また、上記実施形態では、流路１１０の断面形状は、略正方形であるがこれに限定されず、矩形、円形、楕円形、三角形、六角形、八角形等にすることができる。また、流路１１０には、径の異なるもの、断面形状の異なるものが混在してもよい。また、流路の配置も、図１では正方形配置であるが、これに限定されず、断面において流路の中心軸が正三角形の頂点に配置される正三角形配置、千鳥配置等にすることができる。さらに、ハニカムフィルタの外形も、円柱に限られず、例えば、楕円柱、三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等とすることができる。

また、上記実施形態では、検査対象のハニカムフィルタ１００は、隔壁が多孔質である焼成体であるが、焼成前であり非多孔質のグリーン体を検査対象としてもよい。また、上記実施形態では、カメラ３２により得られた画像に基づいて、コンピュータ３５によって、封口部の欠陥の有無を判断しているが、人手によって明るい点の有無や位置を判断してもよい。

更に、上記実施形態では、位置調整手段がハニカムフィルタ１００の位置を調整するものである場合を例示したが、カメラの位置を調整できる構成としてもよい。

１０…照射手段、２０…位置調整手段、３０…検出手段、３２…カメラ（撮像装置）、３５…コンピュータ、４０…回転機構、５０…検査装置、１００…ハニカムフィルタ、１１４ａ，１１４ｂ…封口部、Ｆａ…一方の端面、Ｆｂ…他方の端面。

Claims (6)

1. ハニカム構造体の一方の端面に光を照射し、当該端面が有する開口から前記ハニカム構造体内に光を導入する照射手段と、
   前記ハニカム構造体の他方の端面であって前記ハニカム構造体の貫通孔の端部を封じた封口部を有する端面と当該端面における封口部を撮影する撮像装置との相対的な距離を調整する位置調整手段と、
   前記他方の端面における封口部を撮像装置で撮影し、当該封口部からの光漏れを検出する検出手段と、
   を備える、ハニカム構造体の封口部の検査装置。
2. 前記ハニカム構造体の一方の端面側と他方の端面側の位置を入れ替えるように前記ハニカム構造体の位置を調整する機構を更に備える、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記位置調整手段は、前記ハニカム構造体の形状データに基づいて前記ハニカム構造体又は前記撮像装置の位置を変更するものである、請求項１又は２に記載の検査装置。
4. ハニカム構造体の一方の端面に光を照射し、当該端面が有する開口から前記ハニカム構造体内に光を導入する照射工程と、
   前記ハニカム構造体の他方の端面であって前記ハニカム構造体の貫通孔の端部を封じた封口部を有する端面と当該端面における封口部を撮影する撮像装置との相対的な距離を調整する位置調整工程と、
   前記他方の端面における封口部を撮像装置で撮影し、当該封口部からの光漏れを検出する検出工程と、
   を備える、ハニカム構造体の封口部の検査方法。
5. 前記ハニカム構造体の前記他方の端面が有する封口部の検査を行った後、
   前記ハニカム構造体の一方の端面側と他方の端面側の位置を入れ替えるように前記ハニカム構造体の位置を調整する工程と、
   前記一方の端面が有する封口部を検査する工程と、
   を更に備える、請求項４に記載の検査方法。
6. 前記位置調整工程において、前記ハニカム構造体の形状データに基づいて前記ハニカム構造体又は前記撮像装置の位置を変更する、請求項４又は５に記載の検査方法。

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