JP7572001B2 - Method and device for inspecting foam filling material - Google Patents
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Description
本発明は、板材で形成された中空構造体の内部に充填された発泡充填材の充填範囲を検査する発泡充填材の充填検査方法及び発泡充填材の充填検査装置に関する。 The present invention relates to a foam filler filling inspection method and foam filler filling inspection device for inspecting the filling range of a foam filler filled inside a hollow structure formed from a plate material.
自動車等の車両では、車体の軽量化を図りつつ車体の衝突性能を向上させるために、板材で形成された中空の車体骨格部材、例えば車体のサイドフレームやピラー等、の内部に、発泡ウレタン等の発泡充填材を充填する技術が採用されている。 In vehicles such as automobiles, a technology is used to fill hollow body frame components made of plate material, such as the side frames and pillars of the body, with foam filler materials such as urethane foam, in order to reduce the weight of the body while improving the collision performance of the body.
例えば、特許文献１には、フランジ部を有する第１の板材と、フランジ部を有する第２の板材とを備え、第１及び第２の板材のフランジ部同士を接合することで中空に形成された車体骨格部材が記載されており、車体骨格部材の内部に液状の発泡性材料を注入して、内部で発泡させることにより、車体骨格部材の内部を発泡充填材で充填することが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a vehicle body frame member that includes a first plate material having a flange portion and a second plate material having a flange portion, and is formed hollow by joining the flange portions of the first and second plate materials together, and describes how a liquid foamable material is injected into the vehicle body frame member and foamed inside, thereby filling the inside of the vehicle body frame member with a foam filling material.
このように、車体骨格部材の内部に軽量の発泡充填材を充填することで、車体の重量増加を抑えながら、車体骨格部材の強度を高めて、車体の衝突安全性能を向上することができる。 In this way, by filling the inside of the body frame member with a lightweight foam filler, it is possible to increase the strength of the body frame member while suppressing the increase in the weight of the body, thereby improving the collision safety performance of the body.
車体骨格部材の強度は、発泡充填材がどの範囲まで充填されているかによって変化する。それ故、製造ライン上で車体骨格部材の強度品質を確保できるように、車体骨格部材における発泡充填材の充填範囲を非破壊で検査する方法が求められていた。 The strength of a body frame member varies depending on the extent to which it is filled with foam filler. Therefore, there was a need for a non-destructive method for inspecting the extent to which foam filler is filled in a body frame member, so that the strength quality of the body frame member can be ensured on the production line.
発泡充填材の充填範囲を非破壊で検査する方法として、特許文献２には、発泡性材料が発泡する際に発生する熱を利用して発泡充填材の充填範囲を検査する方法が記載されている。 As a method for non-destructively inspecting the filling range of a foam filler, Patent Document 2 describes a method for inspecting the filling range of a foam filler by utilizing the heat generated when the foamable material foams.
この方法では、車体骨格部材の外部に赤外線カメラを設置し、この赤外線カメラによって、車体骨格部材を形成している板材の外表面温度を測定する。具体的には、車体骨格部材は、内部に発泡性材料が注入されて発泡反応が開始すると、発泡に伴う発熱によって、発泡充填材と接触している部位の板材の温度が高くなる。一方、板材が発泡充填材に接触していない非接触部位では、発泡充填材から熱が供給されないため、板材の温度が低くなる。特許文献２では、赤外線カメラによってこの温度差を検出することで、車体骨格部材内の発泡充填材の充填範囲を検査することができる。 In this method, an infrared camera is installed outside the vehicle body frame member, and the infrared camera is used to measure the outer surface temperature of the plate material that forms the vehicle body frame member. Specifically, when a foamable material is injected into the vehicle body frame member and the foaming reaction begins, the temperature of the plate material in the area in contact with the foam filler increases due to heat generated by foaming. On the other hand, in non-contact areas where the plate material is not in contact with the foam filler, the temperature of the plate material decreases because no heat is supplied from the foam filler. In Patent Document 2, this temperature difference is detected by an infrared camera, making it possible to inspect the filling range of the foam filler inside the vehicle body frame member.
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、車体骨格部材が熱伝達率の高い板材で形成されている場合に、非接触部位においても板材の温度が高くなってしまい、充填範囲を適切に検査することができないという問題があった。すなわち、車体骨格部材が熱伝達率の高い板材で形成されている場合、板材が発泡充填材に接触していない部位においても、板材内の熱移動によって、発泡充填材と接触して高温になった部位から熱が移動し、非接触部位の温度が高くなってしまう。従来の検査方法では、このような状況に対応できないことから、車体骨格部材が熱伝導率の高い板材で形成されている場合であっても、発泡充填材の充填範囲を検査できる方法が求められていた。 However, the method described in Patent Document 2 has a problem in that when the vehicle body frame member is made of a plate material with a high thermal conductivity, the temperature of the plate material becomes high even in non-contact areas, making it impossible to properly inspect the filling range. In other words, when the vehicle body frame member is made of a plate material with a high thermal conductivity, even in areas where the plate material is not in contact with the foam filler, heat transfer within the plate material transfers heat from areas that have become hot due to contact with the foam filler, causing the temperature of non-contact areas to increase. Since conventional inspection methods cannot handle such situations, there has been a demand for a method that can inspect the filling range of the foam filler even when the vehicle body frame member is made of a plate material with a high thermal conductivity.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、板材で形成された中空構造体の内部に存在する発泡充填材の充填範囲を検査する発泡充填材の充填検査方法及び発泡充填材の充填検査装置において、板材の熱伝達率が高い場合であっても充填範囲を検査可能な充填検査方法及び充填検査装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a foam filler filling inspection method and foam filler filling inspection device that inspects the filling range of a foam filler present inside a hollow structure formed from a plate material, and that is capable of inspecting the filling range even when the plate material has a high thermal conductivity.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、板材で形成された中空構造体の内部に発泡性材料を注入して形成された発泡充填材の前記中空構造体における充填範囲を検査する発泡充填材の充填検査方法において、前記発泡性材料の注入開始から前記発泡性材料の発泡終了までの間、前記板材の外表面の温度を赤外線カメラで時系列的に測定する工程と、前記赤外線カメラによる測定結果に基づいて前記外表面の温度上昇速度を算出する工程と、前記外表面において、算出された温度上昇速度が、予め設定された閾値以上となった領域を前記発泡充填材の充填範囲として検出する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is a method for inspecting the filling range of a hollow structure formed of a plate material with a foamed filling material formed by injecting a foamed material into the hollow structure, the method comprising the steps of: measuring the temperature of the outer surface of the plate material in a time series manner with an infrared camera from the start of injection of the foamed material to the end of foaming of the foamed material; calculating the rate of temperature rise of the outer surface based on the measurement results by the infrared camera; and detecting an area on the outer surface where the calculated rate of temperature rise is equal to or greater than a preset threshold as the filling range of the foamed filling material.
この構成によれば、板材で形成された中空構造体に液状の発泡性材料を注入すると、発泡性材料が発泡して中空構造体内に発泡充填材が充填される。発泡性材料は、発泡する際に熱を発生するが、発泡充填材が板材に接触している部位では、熱源である発泡充填材から板材に直接熱が供給され、板材の外表面の温度上昇速度が高くなる。一方、発泡充填材が板材に接触していない部位では、板材内の熱伝達によって温度が上昇するが、接触部位に比べて熱伝熱距離が長く、伝熱損失が大きくなるため、温度上昇速度が低くなる。そのため、中空構造体内に発泡充填材を充填する際に、赤外線カメラによって板材の外表面の温度を測定し、測定結果から板材の外表面の温度上昇速度を算出して、この温度上昇速度と、実験等により予め設定された温度上昇速度の閾値とから、温度上昇速度の高い領域を検出することで、板材の熱伝達率が高い場合であっても発泡充填材の充填範囲を検出することが可能となる。 According to this configuration, when a liquid foamable material is injected into a hollow structure formed of a plate material, the foamable material foams and the foamed filler fills the hollow structure. The foamable material generates heat when foaming, and in the area where the foamed filler is in contact with the plate material, heat is directly supplied to the plate material from the foamed filler, which is a heat source, and the temperature rise rate of the outer surface of the plate material increases. On the other hand, in the area where the foamed filler is not in contact with the plate material, the temperature rises due to heat transfer within the plate material, but the heat transfer distance is longer than in the contact area, and the heat transfer loss is greater, so the temperature rise rate is slower. Therefore, when filling the hollow structure with the foamed filler, the temperature of the outer surface of the plate material is measured with an infrared camera, the temperature rise rate of the outer surface of the plate material is calculated from the measurement result, and the area with a high temperature rise rate is detected from this temperature rise rate and a threshold value for the temperature rise rate that is preset by an experiment or the like, making it possible to detect the filling range of the foamed filler even when the heat transfer rate of the plate material is high.
また、本発明の一実施形態は、前記充填検査方法において、前記閾値は、前記発泡性材料を注入する前の前記板材の温度に基づいて設定されることを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, in the filling inspection method, the threshold value is set based on the temperature of the plate material before the foaming material is injected.
この構成によれば、板材の内部の熱移動の速度は、板材に発泡充填材が接触している接触部位と、板材に発泡充填材が接触していない非接触部位との間の温度差に比例し、温度差が大きくなると熱移動速度が速くなるため、板材の温度によって閾値を変えることでより正確な検査を実施することができる。 According to this configuration, the speed of heat transfer inside the plate is proportional to the temperature difference between the contact area where the foam filler is in contact with the plate and the non-contact area where the foam filler is not in contact with the plate. As the temperature difference increases, the heat transfer speed increases. Therefore, more accurate inspections can be performed by changing the threshold value according to the temperature of the plate.
また、本発明の一実施形態は、前記充填検査方法において、所定の閾値情報と、前記発泡性材料を注入する前に前記赤外線カメラによって測定された前記板材の温度とに基づいて、前記閾値を設定する工程を含むことを特徴とする。 In addition, one embodiment of the present invention is characterized in that the filling inspection method includes a step of setting the threshold value based on predetermined threshold information and the temperature of the plate material measured by the infrared camera before injecting the foamable material.
この構成によれば、赤外線カメラを用いて発泡性材料を注入する前の板材の温度を測定することができ、この測定結果から板材の温度に応じた適切な閾値を設定することができる。 With this configuration, the temperature of the plate material before the foaming material is injected can be measured using an infrared camera, and an appropriate threshold value can be set based on the measurement results according to the plate material temperature.
また、本発明の一実施形態は、前記充填検査方法において、前記閾値は、前記板材の板厚に基づいて設定されることを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, in the filling inspection method, the threshold value is set based on the thickness of the plate material.
この構成によれば、板材の板厚が大きくなると、熱容量の増加に伴って充填材接触部位の板材の温度上昇が小さくなり、充填材接触部位の温度上昇速度が小さくなる。また、充填材接触部位と非接触部位との温度差が小さくなることで、充填材接触部位から非接触部位への板材内の熱の移動も遅くなり、判定に用いるべき温度上昇の閾値が変化する。例えば板厚が数ミリの範囲では、板厚が小さいものと比べて板厚が大きいものの方が、接触部位および非接触部位双方の温度上昇速度が遅くなる。そのため、板厚に応じて適切な閾値を設定することでより精度の高い検査を実施することができる。 With this configuration, as the thickness of the plate increases, the temperature rise of the plate at the filler contact area decreases with an increase in heat capacity, and the rate of temperature rise at the filler contact area decreases. Furthermore, as the temperature difference between the filler contact area and non-contact area decreases, the transfer of heat within the plate from the filler contact area to the non-contact area also slows, and the temperature rise threshold value to be used for judgment changes. For example, in the range of a few millimeters in plate thickness, the rate of temperature rise at both the contact area and non-contact area is slower for a plate with a larger thickness than for a plate with a smaller thickness. Therefore, by setting an appropriate threshold value according to the plate thickness, more accurate inspection can be performed.
また、本発明の一実施形態は、板材で形成された中空構造体の内部に発泡性材料を注入して形成された発泡充填材の前記中空構造体における充填範囲を検査する発泡体の充填検査装置において、前記発泡性材料の注入開始から前記発泡性材料の発泡終了までの間、前記板材の外表面温度を時系列的に測定する赤外線カメラと、前記赤外線カメラによる測定結果に基づいて前記外表面の温度上昇速度を算出する算出部と、前記外表面において、前記算出部により算出された温度上昇速度が、予め設定された閾値以上となった領域を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。 In addition, one embodiment of the present invention is a foam filling inspection device that inspects the filling range of a hollow structure formed from a plate material with a foam filling material formed by injecting a foamable material into the inside of the hollow structure, and is characterized by comprising an infrared camera that measures the outer surface temperature of the plate material in a time series manner from the start of injection of the foamable material to the end of foaming of the foamable material, a calculation unit that calculates the temperature rise rate of the outer surface based on the measurement results by the infrared camera, and a detection unit that detects an area on the outer surface where the temperature rise rate calculated by the calculation unit is equal to or greater than a preset threshold value.
この構成によれば、中空構造体内に発泡充填材を充填する際に、赤外線カメラによって板材の外表面の温度を測定し、算出部によって温度測定結果から板材の外表面の温度上昇速度を算出することができる。この温度上昇速度と、実験等により得られた温度上昇速度の閾値とから、検出部によって温度上昇速度の高い領域、すなわち発泡充填材の充填範囲を検出することで、板材の熱伝達率が高い場合であっても発泡充填材の充填範囲を検出することができる。 According to this configuration, when filling the hollow structure with the foamed filler, the temperature of the outer surface of the plate is measured by the infrared camera, and the calculation unit can calculate the temperature rise rate of the outer surface of the plate from the temperature measurement results. By using this temperature rise rate and a threshold value for the temperature rise rate obtained by experiment or the like, the detection unit detects the area with a high temperature rise rate, i.e., the filling range of the foamed filler, and it is possible to detect the filling range of the foamed filler even if the heat conductivity of the plate is high.
本発明に係る発泡充填材の充填検査方法及び発泡充填材の充填検査装置によれば、板材の熱伝達率が高い場合であっても該板材で形成された中空構造体の内部に存在する発泡充填材の充填範囲を非破壊で検査することができる。 The foam filler filling inspection method and foam filler filling inspection device of the present invention make it possible to non-destructively inspect the foam filler filling area present inside a hollow structure formed from a plate material, even if the plate material has a high thermal conductivity.
図１は、本発明の一実施形態に係る発泡充填材の充填検査装置１０の概略説明図であり、図２は、充填検査装置の構成を示すブロック図および充填検査方法のフローチャートである。充填検査装置１０は、板材で形成された中空構造体３０の内部に充填された発泡充填材４０の充填範囲を非破壊で検査する装置である。 Figure 1 is a schematic diagram of a foam filler filling inspection device 10 according to one embodiment of the present invention, and Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the filling inspection device and a flowchart of a filling inspection method. The filling inspection device 10 is a device that non-destructively inspects the filling range of the foam filler 40 filled inside a hollow structure 30 formed from a plate material.
充填検査装置１０は、発泡性材料１４を供給する材料供給装置１２と、赤外線カメラ１６と、表示装置１８と、制御・演算装置２０（以下、単に「制御装置２０」とも称する。）と、を備える。制御装置２０は、図２に示すように、閾値設定部２２と、温度上昇速度算出部２４と、充填範囲検出部２６と、判断部２８と、を備える。なお、図２の右方に記載したブロック図では、赤外線カメラ１６で計測するデータ、並びに、制御装置２０で演算するデータ及び予め設定しておくデータを、図２の左方に記載した充填検査方法のフローチャートに従って示している。 The filling inspection device 10 includes a material supply device 12 that supplies the foamable material 14, an infrared camera 16, a display device 18, and a control/calculation device 20 (hereinafter also referred to simply as the "control device 20"). As shown in FIG. 2, the control device 20 includes a threshold setting unit 22, a temperature rise rate calculation unit 24, a filling range detection unit 26, and a judgment unit 28. In addition, in the block diagram shown on the right side of FIG. 2, the data measured by the infrared camera 16, as well as the data calculated by the control device 20 and the data set in advance are shown according to the flowchart of the filling inspection method shown on the left side of FIG. 2.
中空構造体３０は、中空閉断面を有するように板材で中空状に形成された筒状体又は箱状体である。中空構造体３０を形成する板材は、例えば、鋼板やアルミニウム合金板などの金属板、樹脂板、石膏板などを用いることができる。本実施形態では２枚の鋼板である第１の板材３２及び第２の板材３４によって中空構造体３０を形成している。 The hollow structure 30 is a cylindrical or box-shaped body formed from a plate material so as to have a hollow closed cross section. The plate material forming the hollow structure 30 may be, for example, a metal plate such as a steel plate or an aluminum alloy plate, a resin plate, or a gypsum plate. In this embodiment, the hollow structure 30 is formed from two steel plates, a first plate material 32 and a second plate material 34.
第１の板材３２及び第２の板材３４は、それぞれ、一方向に長く延びる断面ハット形状を有しており、第１の板材３２の両側部のフランジ部３３Ａ，３３Ｂと第２の板材３４の両側部のフランジ部３５Ａ，３５Ｂとをそれぞれ溶接３８及び接着剤により接合することで筒状に形成されている。各板材３２，３４の板厚は適宜設定することができ、本実施形態では、第１の板材３２と第２の板材３４の板厚が等しくなっている。また、図３に示すように、本実施形態では中空構造体３０の底部が仕切用の第３の板材３６で閉塞されている。 The first plate 32 and the second plate 34 each have a hat-shaped cross section that extends long in one direction, and are formed into a cylindrical shape by joining flange portions 33A, 33B on both sides of the first plate 32 and flange portions 35A, 35B on both sides of the second plate 34 by welding 38 and adhesive. The thickness of each plate 32, 34 can be set appropriately, and in this embodiment, the thickness of the first plate 32 and the second plate 34 are equal. Also, as shown in FIG. 3, in this embodiment, the bottom of the hollow structure 30 is closed by a third plate 36 for partitioning.
中空構造体３０の内部に充填される発泡充填材４０は、液状の発泡性材料１４を中空構造体３０に注入して、中空構造体３０内で発泡させることにより形成される。 The foam filling material 40 that fills the inside of the hollow structure 30 is formed by injecting a liquid foamable material 14 into the hollow structure 30 and allowing it to foam within the hollow structure 30.
発泡性材料１４は、ノズル部１３が中空構造体３０内に臨むように設置された材料供給装置１２により、中空構造体３０内に注入される。発泡性材料１４は、その成分である第１液及び第２液を混合することで発熱を伴う発泡反応が開始する２液混合型の発泡性樹脂材料である。第１液及び第２液は、材料供給装置１２のノズル部１３で混合され、ノズル部１３から中空構造体３０内に供給された発泡性材料１４は、中空構造体３０内で発泡する。 The foamable material 14 is injected into the hollow structure 30 by a material supply device 12 installed so that the nozzle portion 13 faces the inside of the hollow structure 30. The foamable material 14 is a two-liquid mixed type foamable resin material in which a foaming reaction accompanied by heat generation is initiated by mixing the first and second liquids, which are the components of the foamable material 14. The first and second liquids are mixed in the nozzle portion 13 of the material supply device 12, and the foamable material 14 supplied from the nozzle portion 13 into the hollow structure 30 foams within the hollow structure 30.
赤外線カメラ１６は、物体が放射する赤外線を検出して、対象物の温度を測定するものである。赤外線カメラ１６は、中空構造体３０を形成する板材の外表面の温度を検出可能な位置、特に、外表面において予め規定された発泡充填材４０の充填領域を検出可能な位置に設置される。本実施形態では、赤外線カメラ１６が、第１の板材３２の外表面３２ａの温度を検出可能となるように設置されている。 The infrared camera 16 detects infrared radiation emitted by an object and measures the temperature of the object. The infrared camera 16 is installed at a position where it can detect the temperature of the outer surface of the plate material forming the hollow structure 30, in particular where it can detect the predefined filling area of the foam filler 40 on the outer surface. In this embodiment, the infrared camera 16 is installed so as to be able to detect the temperature of the outer surface 32a of the first plate material 32.
制御装置２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を有して構成される。制御装置２０は、材料供給装置１２、赤外線カメラ１６及び表示装置１８に有線又は無線で接続されており、これらの作動を制御する。表示装置１８は、情報を視覚的に表示可能なスクリーン１９を有し、制御装置２０は、赤外線カメラ１６から取得したデータを解析して、解析結果をスクリーン１９に表示する。 The control device 20 is configured with information processing means such as a central processing unit (CPU) or an application specific integrated circuit (ASIC), storage means such as RAM or ROM, an input/output interface, etc. The control device 20 is connected to the material supply device 12, the infrared camera 16, and the display device 18 by wire or wirelessly, and controls the operation of these. The display device 18 has a screen 19 that can visually display information, and the control device 20 analyzes the data obtained from the infrared camera 16 and displays the analysis results on the screen 19.
制御装置２０の閾値設定部２２には、中空構造体３０を形成している板材の温度上昇速度閾値に関する情報（以下、温度上昇速度閾値情報とも称する）が格納されている。この温度上昇速度閾値は、発泡充填材４０の充填範囲と非充填範囲とを検出する際に使用される。以下、この温度上昇速度閾値に関し、発泡性材料１４の発泡に伴う第１及び第２の板材３２，３４の温度上昇速度について説明する。 The threshold setting unit 22 of the control device 20 stores information on the temperature rise rate threshold of the plate material forming the hollow structure 30 (hereinafter also referred to as temperature rise rate threshold information). This temperature rise rate threshold is used when detecting the filled range and non-filled range of the foamed filling material 40. Below, the temperature rise rate of the first and second plate materials 32, 34 associated with the foaming of the foamable material 14 will be explained in relation to this temperature rise rate threshold.
図３に示すように、中空構造体３０内に注入された発泡性材料１４は、発泡する際に高温の熱を発生する。第１及び第２の板材３２，３４において、発泡充填材４０が接触している接触部位４６では、黒塗矢印で示すように、熱源である発泡充填材４０から直接熱が供給される。この接触部位４６では、熱源から外表面３２ａ，３４ａまでの間の距離が短く、伝熱損失が少ないため、外表面３２ａ，３４ａにおける温度上昇速度が高くなる。一方、第１及び第２の板材３２，３４において、発泡充填材４０が接触していない非接触部位４８では、白抜き矢印で示すように、各板材３２，３４内の熱伝達によって外表面３２ａ，３４ａの温度が上昇し、時間の経過により接触部位４６とほぼ等しい温度に到達する。しかしながら、この非接触部位４８では、接触部位４６に比べて熱源から外表面３２ａ，３４ａまでの熱伝熱距離が長く、その間の伝熱損失が大きくなるため、接触部位４６よりも外表面３２ａ，３４ａの温度上昇速度が低くなる。閾値設定部２２に格納される温度上層速度閾値は、このように発泡充填材４０の発熱によって各板材３２，３４の温度上昇速度が高くなる領域、すなわち発泡充填材４０が充填されている領域と、各板材３２，３４の温度上昇速度の低い領域、すなわち発泡充填材４０が充填されていない領域とを区分する閾値であり、この温度上昇速度閾値は、例えば、事前の実験結果や、第１及び第２の板材３２，３４並びに発泡性材料１４の物性に基づく計算式などで得ることができる。具体的には、図５に示すように、充填部（Ａ部およびＢ部）と非充填部（Ｃ部）では、外表面の温度が結果として概ね同等になり、温度のみでは区別ができない状態になったとしても（図中「温度状況」）、温度上昇速度に差があり（図中「温度変化」）、充填部の温度上昇速度は非充填部よりも速いことから、温度上昇速度の閾値を設けて判定を行うことで、充填範囲を高精度に判定可能となる（図中「閾値判定後」の黒塗り部）。 As shown in FIG. 3, the foamable material 14 injected into the hollow structure 30 generates high heat when foaming. In the contact area 46 where the foam filler 40 is in contact with the first and second plate materials 32, 34, heat is supplied directly from the foam filler 40, which is the heat source, as shown by the black arrow. In this contact area 46, the distance from the heat source to the outer surfaces 32a, 34a is short and there is little heat transfer loss, so the temperature rise rate at the outer surfaces 32a, 34a is high. On the other hand, in the non-contact area 48 where the foam filler 40 is not in contact with the first and second plate materials 32, 34, the temperature of the outer surfaces 32a, 34a rises due to heat transfer within each plate material 32, 34, as shown by the white arrow, and reaches a temperature almost equal to that of the contact area 46 over time. However, in the non-contact region 48, the heat transfer distance from the heat source to the outer surfaces 32a, 34a is longer than in the contact region 46, and the heat transfer loss therebetween is greater, so the temperature rise rate of the outer surfaces 32a, 34a is lower than in the contact region 46. The temperature upper layer rate threshold stored in the threshold setting unit 22 is a threshold that distinguishes between a region where the temperature rise rate of each plate material 32, 34 is high due to the heat generation of the foamed filler 40, i.e., a region filled with the foamed filler 40, and a region where the temperature rise rate of each plate material 32, 34 is low, i.e., a region not filled with the foamed filler 40. This temperature rise rate threshold can be obtained, for example, from a result of a previous experiment or a calculation formula based on the physical properties of the first and second plate materials 32, 34 and the foamable material 14. Specifically, as shown in FIG. 5, even if the temperatures of the outer surfaces of the filled sections (sections A and B) and the unfilled sections (section C) end up being roughly the same and they cannot be distinguished based on temperature alone ("Temperature Status" in the figure), there is a difference in the rate of temperature rise ("Temperature Change" in the figure), and the rate of temperature rise in the filled sections is faster than that of the unfilled sections, so by setting a threshold for the rate of temperature rise and making a judgment, it is possible to judge the filled range with high accuracy (the blackened section "After Threshold Judgment" in the figure).
なお、図５の「充填状況」は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４（ｔ１～ｔ４は図５の「温度変化」のグラフ上の各時間であり、ｔ４は発泡終了時間である。）における、中空構造体３０内の発泡充填材４０の充填状況を画像で示している。図５の「温度状況」は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４における、中空構造体３０の板材３２の外表面の温度状況を画像で示しており、黒色が低温、白色が高温を示している。図５の「温度変化」は、中空構造体３０において図５にて一点鎖線で示すＡ部、実線で示すＢ部、二点鎖線で示すＣ部、及び破線で示すＤ部について、板材３２の外表面温度の時間変化を示したグラフである。図５の「閾値判定後」は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４について、温度上昇速度の閾値を用いた充填範囲の判定結果の画像を示している。 The "Filling Status" in FIG. 5 shows an image of the filling status of the foamed filler 40 in the hollow structure 30 at times t1, t2, t3, and t4 (t1 to t4 are the times on the "Temperature Change" graph in FIG. 5, and t4 is the time when foaming ends). The "Temperature Status" in FIG. 5 shows an image of the temperature status of the outer surface of the plate material 32 of the hollow structure 30 at times t1, t2, t3, and t4, with black indicating low temperatures and white indicating high temperatures. The "Temperature Change" in FIG. 5 is a graph showing the change over time in the outer surface temperature of the plate material 32 for part A shown by the dashed line, part B shown by the solid line, part C shown by the dashed line, and part D shown by the broken line in FIG. 5 in the hollow structure 30. The "After Threshold Judgment" in FIG. 5 shows an image of the judgment result of the filling range using the threshold value of the temperature rise rate for times t1, t2, t3, and t4.
本実施形態では、閾値設定部２２に、赤外線カメラ１６により温度測定される第１の板材３２に対する温度上昇速度閾値の情報が格納されている。温度上昇速度閾値は、中空構造体３０内に発泡性材料１４が注入される前の第１の板材３２の温度（初期温度）や、第１の板材３２の板厚によって適宜変更することができる。本実施形態では、第１の板材３２の温度及び板厚に応じた温度上昇速度閾値データが、閾値設定部２２に予め格納されている。 In this embodiment, the threshold setting unit 22 stores information on the temperature rise rate threshold for the first plate material 32, the temperature of which is measured by the infrared camera 16. The temperature rise rate threshold can be changed as appropriate depending on the temperature (initial temperature) of the first plate material 32 before the foamable material 14 is injected into the hollow structure 30 and the plate thickness of the first plate material 32. In this embodiment, temperature rise rate threshold data corresponding to the temperature and plate thickness of the first plate material 32 is pre-stored in the threshold setting unit 22.
次に、第１の板材３２の初期温度と温度上昇速度閾値との関係について説明する。図３に示す例において、第１の板材３２の内部の熱移動の速度は、接触部位４６と、非接触部位４８との間の温度差に比例する。具体的には、図４に示すように、第１の板材３２内の熱移動速度は温度差の２乗に比例し、温度差が大きくなると熱移動速度が速くなる。本実施形態では、発泡性材料１４の注入時の温度が一定に管理されるのに対し、中空構造体３０は、発泡充填材４０の充填作業前の周辺環境に応じて初期温度が変化する。それ故、接触部位４６と非接触部位４８との間の温度差は、第１の板材３２の初期温度が低いほど大きくなり、熱が伝達しやすくなる。具体的には、図６に示すように、初期温度が高い場合と低い場合では、充填材接触部の温度上昇速度はおおむね同程度なのに対し、非接触部の温度上昇速度は初期温度が低い場合に顕著に大きくなり、初期温度が高い場合の閾値をそのまま適用すると、非接触部位を接触部位と判定してしまい、検査精度の低下を招いてしまう。そのため、本実施形態では、第１の板材３２の初期温度が低い場合に温度上昇速度閾値が高くなるように、第１の板材３２の温度に応じた温度上昇速度閾値を設定している。 Next, the relationship between the initial temperature of the first plate material 32 and the temperature rise rate threshold will be described. In the example shown in FIG. 3, the speed of heat transfer inside the first plate material 32 is proportional to the temperature difference between the contact portion 46 and the non-contact portion 48. Specifically, as shown in FIG. 4, the heat transfer rate inside the first plate material 32 is proportional to the square of the temperature difference, and the heat transfer rate increases as the temperature difference increases. In this embodiment, the temperature at the time of injection of the foamable material 14 is managed to be constant, whereas the initial temperature of the hollow structure 30 changes depending on the surrounding environment before the filling operation of the foam filling material 40. Therefore, the temperature difference between the contact portion 46 and the non-contact portion 48 increases as the initial temperature of the first plate material 32 is lower, making it easier for heat to be transferred. Specifically, as shown in Fig. 6, when the initial temperature is high and when it is low, the temperature rise rate of the filler contact area is roughly the same, whereas the temperature rise rate of the non-contact area is significantly higher when the initial temperature is low. If the threshold value when the initial temperature is high is applied as is, the non-contact area will be determined to be the contact area, resulting in a decrease in inspection accuracy. Therefore, in this embodiment, the temperature rise rate threshold value is set according to the temperature of the first plate material 32 so that the temperature rise rate threshold value is high when the initial temperature of the first plate material 32 is low.
次に、第１の板材３２の板厚と温度上昇速度閾値との関係について説明する。第１の板材３２の板厚が大きくなると、第１の板材３２内で、発泡充填材４０に対する接触部位４６の温度上昇が小さくなり、温度上昇速度も小さくなる。また、接触部位４６の温度上昇が低下するのに伴い、非接触部位４８への熱移動量が小さくなり、非接触部位４８の温度上昇速度も小さくなる。具体的には、図７に示すように、第１の板材３２の板厚が厚い場合には、第１の板材３２の板厚が薄い場合と比べて、充填材接触部位および非接触部位ともに温度上昇速度が小さくなるため、第１の板材３２の板厚が薄い場合と同じ閾値を用いて判定すると、接触部位を非接触部位と判定してしまい、検査精度の低下を招いてしまう。そのため、本実施形態では、このような板厚の範囲において、第１の板材３２の板厚が大きい場合に温度上昇速度閾値が低くなるように、第１の板材３２の温度上昇速度閾値を設定している。 Next, the relationship between the thickness of the first plate material 32 and the temperature rise rate threshold will be described. When the thickness of the first plate material 32 is large, the temperature rise of the contact portion 46 with respect to the foamed filling material 40 in the first plate material 32 becomes smaller, and the temperature rise rate also becomes smaller. In addition, as the temperature rise of the contact portion 46 decreases, the amount of heat transferred to the non-contact portion 48 becomes smaller, and the temperature rise rate of the non-contact portion 48 also becomes smaller. Specifically, as shown in FIG. 7, when the thickness of the first plate material 32 is thick, the temperature rise rate of both the filler contact portion and the non-contact portion becomes smaller than when the thickness of the first plate material 32 is thin. Therefore, if the same threshold as when the thickness of the first plate material 32 is thin is used for the judgment, the contact portion will be judged as a non-contact portion, resulting in a decrease in inspection accuracy. Therefore, in this embodiment, the temperature rise rate threshold of the first plate material 32 is set so that the temperature rise rate threshold is lower when the thickness of the first plate material 32 is large within such a plate thickness range.
このように、本実施形態の閾値設定部２２には、第１の板材３２の初期温度や板厚に応じて決定される温度上昇速度閾値のデータが記憶されている。制御装置２０の閾値設定部２２は、赤外線カメラ１６によって測定された第１の板材３２の初期温度や、予め登録された第１の板材３２の板厚情報に基づいて、閾値設定部２２に格納された温度上昇速度閾値に関する情報から、検査対象となる中空構造体３０の温度上昇速度閾値を設定する。 In this manner, the threshold setting unit 22 of this embodiment stores data on the temperature rise rate threshold determined according to the initial temperature and plate thickness of the first plate material 32. The threshold setting unit 22 of the control device 20 sets the temperature rise rate threshold of the hollow structure 30 to be inspected from the information on the temperature rise rate threshold stored in the threshold setting unit 22, based on the initial temperature of the first plate material 32 measured by the infrared camera 16 and the plate thickness information of the first plate material 32 registered in advance.
制御装置２０の温度上昇速度算出部２４は、赤外線カメラ１６により取得された第１の板材３２の時系列的な温度測定結果に基づき、第１の板材３２の外表面３２ａの各部位の温度上昇速度を算出する。 The temperature rise rate calculation unit 24 of the control device 20 calculates the temperature rise rate of each portion of the outer surface 32a of the first plate material 32 based on the time-series temperature measurement results of the first plate material 32 acquired by the infrared camera 16.
充填範囲検出部２６は、温度上昇速度算出部２４が算出した外表面３２ａの各部位の温度上昇速度と、閾値設定部２２が設定した温度上昇速度閾値とから発泡充填材４０の充填範囲を検出する。本実施形態では、赤外線カメラ１６による第１の板材３２の外表面３２ａの撮像データにおいて、温度上昇速度算出部２４が算出した温度上昇速度が、設定された温度上昇速度閾値以上となった部位に着色を施し、温度上昇速度閾値未満の部位と色分けすることにより、発泡充填材４０の充填範囲を検出している。 The filling range detection unit 26 detects the filling range of the foamed filling material 40 from the temperature rise rate of each part of the outer surface 32a calculated by the temperature rise rate calculation unit 24 and the temperature rise rate threshold set by the threshold setting unit 22. In this embodiment, in the image data of the outer surface 32a of the first plate material 32 captured by the infrared camera 16, parts where the temperature rise rate calculated by the temperature rise rate calculation unit 24 is equal to or greater than the set temperature rise rate threshold are colored, and the filling range of the foamed filling material 40 is detected by color-coding these parts from parts where the temperature rise rate is less than the temperature rise rate threshold.
判断部２８は、充填範囲検出部２６によって検出された発泡充填材４０の充填範囲が、閾値設定部２２に記憶された所定の充填範囲を満たしているか否かを判断し、満たしている場合には、適正な充填範囲であると判断し、満たしていない場合には不適正と判断する。 The judgment unit 28 judges whether the filling range of the foamed filling material 40 detected by the filling range detection unit 26 meets the predetermined filling range stored in the threshold setting unit 22, and if it does, judges it to be an appropriate filling range, and if it does not, judges it to be inappropriate.
次に、図２を用いて、上述した充填検査装置１０による発泡充填材４０の充填検査方法について説明する。 Next, the filling inspection method for the foam filling material 40 using the above-mentioned filling inspection device 10 will be described with reference to FIG.
まず、中空構造体３０を検査位置にセットした状態で、第１の板材３２の外表面３２ａの初期温度を赤外線カメラ１６で測定する（ステップＳ１１）。 First, with the hollow structure 30 set at the inspection position, the initial temperature of the outer surface 32a of the first plate material 32 is measured by the infrared camera 16 (step S11).
初期温度が測定されると、制御装置２０の閾値設定部２２は、制御装置２０に入力された第１の板材３２の板厚と、ステップＳ１１で測定した第１の板材３２の初期温度とに基づいて、予め格納された温度上昇速度閾値データから、当該中空構造体３０の充填検査に用いる温度上昇速度閾値を設定する（ステップＳ１２）。また、材料供給装置１２により、中空構造体３０内へ発泡性材料１４を注入するとともに、赤外線カメラ１６によって第１の板材３２の外表面３２ａの温度を時系列的に測定する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１２とステップＳ１３とは同時に実施されてもよい。 When the initial temperature is measured, the threshold setting unit 22 of the control device 20 sets a temperature rise rate threshold to be used for the filling inspection of the hollow structure 30 from pre-stored temperature rise rate threshold data based on the plate thickness of the first plate material 32 input to the control device 20 and the initial temperature of the first plate material 32 measured in step S11 (step S12). In addition, the material supply device 12 injects the foamable material 14 into the hollow structure 30, and the infrared camera 16 measures the temperature of the outer surface 32a of the first plate material 32 in time series (step S13). Note that steps S12 and S13 may be performed simultaneously.
材料供給装置１２は、中空構造体３０内に所定量の発泡性材料１４が注入されると、発泡性材料１４の注入を終了する（ステップＳ１４）。赤外線カメラ１６は、発泡性材料１４の注入開始から発泡性材料１４の発泡終了までの間、第１の板材３２の外表面３２ａの温度を時系列的に測定し、発泡性材料１４の発泡が終了すると、第１の板材３２の温度測定を終了する（ステップＳ１５）。 When a predetermined amount of the foamable material 14 is injected into the hollow structure 30, the material supply device 12 stops injecting the foamable material 14 (step S14). The infrared camera 16 measures the temperature of the outer surface 32a of the first plate material 32 in a time series manner from the start of injection of the foamable material 14 to the end of foaming of the foamable material 14, and stops measuring the temperature of the first plate material 32 when foaming of the foamable material 14 ends (step S15).
制御装置２０の温度上昇速度算出部２４は、赤外線カメラ１６が測定した時系列的な温度測定結果に基づいて、第１の板材３２の外表面３２ａの温度上昇速度を算出する（ステップＳ１６）。一例として、赤外線カメラ１６は、１秒につき５０枚の温度測定データを取得し、温度上昇速度算出部２４は、１枚ごとに温度上昇速度を測定する。 The temperature rise rate calculation unit 24 of the control device 20 calculates the temperature rise rate of the outer surface 32a of the first plate material 32 based on the time-series temperature measurement results measured by the infrared camera 16 (step S16). As an example, the infrared camera 16 acquires 50 pieces of temperature measurement data per second, and the temperature rise rate calculation unit 24 measures the temperature rise rate for each piece.
制御装置２０の充填範囲検出部２６は、温度上昇速度算出部２４が算出した温度上昇速度と、閾値設定部２２が設定した温度上昇速度閾値とに基づき、第１の板材３２の外表面３２ａにおいて、算出された温度上昇速度が、設定された温度上昇速度閾値以上となった領域を発泡充填材４０の充填範囲として検出する（ステップＳ１７）。 Based on the temperature rise rate calculated by the temperature rise rate calculation unit 24 and the temperature rise rate threshold set by the threshold setting unit 22, the filling range detection unit 26 of the control device 20 detects the area on the outer surface 32a of the first plate material 32 where the calculated temperature rise rate is equal to or greater than the set temperature rise rate threshold as the filling range of the foamed filling material 40 (step S17).
図８（Ａ）は、表示装置１８に表示された、充填範囲検出部２６による中空構造体３０内の発泡充填材４０の充填範囲の検出結果を示す画像データであり、図８（Ｂ）は、中空構造体３０内の発泡充填材４０の充填範囲を示す写真データである。図８（Ａ）と図８（Ｂ）とは、中空構造体３０の同一の範囲を示しており、図８（Ｂ）では、充填検査装置１０による充填範囲の検査後、中空構造体３０から第１の板材３２を取外して発泡充填材４０の充填範囲を視認できるようにした、中空構造値３０の内部写真を示している。図８（Ａ）において、白色の線５０は、充填検査装置１０が検出した発泡充填材４０の充填範囲の上端の境界線を示している。 Figure 8 (A) is image data displayed on the display device 18 showing the detection result of the filling range of the foam filler 40 in the hollow structure 30 by the filling range detection unit 26, and Figure 8 (B) is photographic data showing the filling range of the foam filler 40 in the hollow structure 30. Figures 8 (A) and 8 (B) show the same range of the hollow structure 30, and Figure 8 (B) shows an internal photograph of the hollow structure 30 after the filling range is inspected by the filling inspection device 10, and the first plate material 32 is removed from the hollow structure 30 to make the filling range of the foam filler 40 visible. In Figure 8 (A), the white line 50 indicates the upper boundary of the filling range of the foam filler 40 detected by the filling inspection device 10.
図８に示すように、充填範囲検出部２６によって検出された発泡充填材４０の充填範囲、すなわち、図８（Ａ）において符号４０で示された黒色塗りつぶしの範囲は、図８（Ｂ）に示す発泡充填材４０の充填範囲とほぼ一致している。ここで、図８（Ｂ）で斜線を付した発泡充填材４０の上端部、具体的には界面張力によって、発泡充填材４０の中央部が盛り上がり、両側部が各板材３２，３４に接触していない上端部の領域では、発泡充填材４０が各板材３２，３４と非接触になることから、充填範囲として検出されない。しかしながら、このように充填が十分でない領域は、中空構造体３０の強度強化に寄与しないため、このような領域を非充填範囲として排除することで、発泡充填材４０によって強化された中空構造体３０の強度品質をより適切に担保することができる。 As shown in FIG. 8, the filling range of the foamed filler 40 detected by the filling range detection unit 26, i.e., the black filled range indicated by the reference numeral 40 in FIG. 8(A), is almost identical to the filling range of the foamed filler 40 shown in FIG. 8(B). Here, the upper end of the foamed filler 40 indicated by the diagonal lines in FIG. 8(B), specifically, the upper end region where the center of the foamed filler 40 is raised by interfacial tension and both sides are not in contact with the plate materials 32, 34, is not detected as a filling range because the foamed filler 40 is not in contact with the plate materials 32, 34. However, such an insufficiently filled region does not contribute to the strengthening of the hollow structure 30, so by excluding such a region as a non-filled region, the strength quality of the hollow structure 30 strengthened by the foamed filler 40 can be more appropriately guaranteed.
次のステップＳ１８では、充填範囲検出部２６が検出した発泡充填材４０の充填範囲から発泡充填材４０の充填範囲が適正であるか否かを判断する。本実施形態では、制御装置２０の判断部２８が、検出された発泡充填材４０の充填範囲と、閾値設定部２２に記憶された所定の充填範囲とを比較し、検出された充填範囲が適正であるか否かを判断する。判断結果は、表示装置１８に表示させることができる。なお、これに代えて、表示装置１８に表示された充填範囲を検出結果に基づいて、作業者が、適正な充填範囲であるか否かを判断してもよい。 In the next step S18, it is determined whether or not the filling range of the foam filling material 40 is appropriate based on the filling range of the foam filling material 40 detected by the filling range detection unit 26. In this embodiment, the determination unit 28 of the control device 20 compares the detected filling range of the foam filling material 40 with a predetermined filling range stored in the threshold setting unit 22, and determines whether or not the detected filling range is appropriate. The determination result can be displayed on the display device 18. Alternatively, the worker may determine whether or not the filling range displayed on the display device 18 is an appropriate filling range based on the detection result.
上述したように、本実施形態の充填検査装置１０及び充填検査方法によれば、中空構造体３０内に発泡充填材４０を充填する際に、赤外線カメラ１６によって第１の板材３２の外表面３２ａの温度を測定し、測定結果から得られた温度上昇速度と、予め設定された温度上昇速度の閾値とから、温度上昇速度の高い領域を検出することで、中空構造体３０を形成している各板材３２，３４の熱伝達率が高い場合であっても発泡充填材４０の充填範囲を非破壊で検査することができる。 As described above, according to the filling inspection device 10 and filling inspection method of this embodiment, when filling the hollow structure 30 with the foamed filling material 40, the temperature of the outer surface 32a of the first plate material 32 is measured by the infrared camera 16, and an area with a high temperature rise rate is detected based on the temperature rise rate obtained from the measurement result and a preset threshold value for the temperature rise rate. This makes it possible to non-destructively inspect the filling range of the foamed filling material 40 even when the heat conductivity of each of the plate materials 32, 34 forming the hollow structure 30 is high.
また、基準となる温度上昇速度閾値を第１の板材３２の初期温度や、板厚によって適宜変更することで、より精度の高い検査を実施することが可能となる。 In addition, by appropriately changing the reference temperature rise rate threshold depending on the initial temperature and thickness of the first plate material 32, it is possible to perform more accurate inspections.
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention.
例えば、発泡性材料１４の注入時に第１の板材３２の温度がほぼ一定になるように管理されている場合、中空構造体３０に発泡充填材４０を充填する量産工程において、第１の板材３２の初期温度を測定することなく、温度上昇速度閾値を予め設定した値とすることができる。 For example, if the temperature of the first plate material 32 is controlled to be approximately constant when the foamable material 14 is injected, the temperature rise rate threshold can be set to a preset value in the mass production process of filling the hollow structure 30 with the foamable filling material 40 without measuring the initial temperature of the first plate material 32.
１０ 充填検査装置
１２ 材料供給装置
１４ 発泡性材料
１６ 赤外線カメラ
１８ 表示装置
３０ 中空構造体
３２ 第１の板材
３４ 第２の板材
２０ 制御装置
２２ 閾値設定部
２４ 温度上昇速度算出部（算出部）
２６ 充填範囲検出部（検出部）
２８ 判断部
４０ 発泡充填材
REFERENCE SIGNS LIST 10 Filling inspection device 12 Material supply device 14 Foamable material 16 Infrared camera 18 Display device 30 Hollow structure 32 First plate material 34 Second plate material 20 Control device 22 Threshold value setting unit 24 Temperature rise rate calculation unit (calculation unit)
26 Filling range detection unit (detection unit)
28 Judgment unit 40 Foam filling material
Claims (5)
前記発泡性材料の注入開始から前記発泡性材料の発泡終了までの間、前記板材の外表面の温度を赤外線カメラで時系列的に測定する工程と、
前記赤外線カメラによる測定結果に基づいて前記外表面の温度上昇速度を算出する工程と、
前記外表面において、算出された温度上昇速度が、予め設定された閾値以上となった領域を前記発泡充填材の充填範囲として検出する工程と、を含むことを特徴とする発泡充填材の充填検査方法。 1. A method for inspecting a filling area of a foam filler formed by injecting a foamable material into a hollow structure formed of a plate material, the method comprising the steps of:
measuring the temperature of the outer surface of the plate material over time with an infrared camera from the start of injection of the foaming material to the end of foaming of the foaming material;
calculating a temperature rise rate of the outer surface based on the measurement results by the infrared camera;
A method for inspecting the filling of foam filling material, comprising the steps of: detecting an area on the outer surface where the calculated temperature rise rate is equal to or greater than a predetermined threshold value as the filling range of the foam filling material.
前記発泡性材料の注入開始から前記発泡性材料の発泡終了までの間、前記板材の外表面温度を時系列的に測定する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラによる測定結果に基づいて前記外表面の温度上昇速度を算出する算出部と、
前記外表面において、前記算出部により算出された温度上昇速度が、予め設定された閾値以上となった領域を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする発泡充填材の充填検査装置。 1. A foam filler filling inspection device for inspecting a filling range of a foam filler formed by injecting a foamable material into a hollow structure formed of a plate material, the device comprising:
An infrared camera that measures the outer surface temperature of the plate material in a time series manner from the start of injection of the foaming material to the end of foaming of the foaming material;
A calculation unit that calculates a temperature rise rate of the outer surface based on the measurement result by the infrared camera;
A filling inspection device for foam filling material, characterized in that it is equipped with a detection unit that detects an area on the outer surface where the temperature rise rate calculated by the calculation unit is equal to or greater than a predetermined threshold value.
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