(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のワークに形成された貫通孔についてその軸心方向における特定区間のリークテストを行うにあたり、その特定区間の両端をシールして該特定区間を密閉空間とするためのシール装置であって、
アクチュエータにより進退駆動されて少なくとも先端部が前記貫通孔に挿入可能なプッシュロッドと、
前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に内挿されるとともに前記密閉空間に所定の流体を供給するための流体供給孔が形成され、かつプッシュロッドから突出する先端部には貫通孔に挿入可能な大径のフランジ部が形成されたロッドと、
前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに該プッシュロッドに対しロッドとともに弾性付勢されていて、かつ前記プッシュロッドを貫通孔に挿入する際にワークとの当接によりそのワークに対するロッドの移動を阻止するストッパと、
前記プッシュロッドとフランジ部との間に挟まれるようにしてロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに、前記特定区間の長さに応じた長さと貫通孔に挿入可能な直径とを有し、かつ長手方向両端外周面にそれぞれにテーパ面が形成されたカラーと、
このカラーに形成されて前記ロッド側の流体供給孔を貫通孔に臨ませるための補助流体供給孔と、
前記ロッドの外周のうちプッシュロッドとカラーとの間および該カラーとフランジ部との間に前記カラー側のテーパ面に乗り上げるようにそれぞれに配置されたＯリングと、
を備えていて、
前記ストッパをワークに当接させた後になおも所定ストロークだけプッシュロッドをスライドさせることで各Ｏリングを拡径させて貫通孔の内周面に圧接させて、前記貫通孔のうち各Ｏリングで挟まれた特定区間を密閉空間としてシールするものであることを特徴とするリークテスト装置のシール装置。
【請求項２】
前記ストッパはプッシュロッドを貫通孔に挿入する際に該貫通孔の開口端面に当接するものであることを特徴とする請求項１に記載のリークテスト装置のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両端が開放されている貫通孔として形成された空間の気密性を検査するリークテスト装置のシール装置に関し、さらに詳しくは、上記貫通孔の両端内周面をＯリングでシールして密閉空間とした上でその空間の気密性を検査する際に使用されるシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定のワークに形成された空間あるいは容器等の気密性を検査するリークテスト装置においては、検査対象となる空間部の口元部（開放端部）を何らかのかたちで封止もしくは閉塞する必要があり、例えば特開平９−１５９５６５号公報および特開平１０−１０４１１２号公報等に記載されたシール装置が提案されている。
【０００３】
従来の前者の技術では、図３に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１０１とロッカカバー１０２とにまたがって形成された吸気ポート１０３のリークテストを行うにあたり、ポート１０４からの圧縮空気の導入によって膨張する弾性部材１０５のほか上部二箇所のＯリング１０６，１０７によって吸気ポート１０３の一部を密閉空間Ｒとして隔成形成し、この空間Ｒにポート１０８から圧縮空気を導入して、特にシリンダヘッド１０１とロッカカバー１０２との間に介装されたガスケット部１０９に気密性不良がないかどうか検査することを基本としている。
【０００４】
また、従来の後者の技術では、図４に示すように、容器２０１のリークテストを行うにあたり、挿入カバー部２０３とＯリング当接部材２０４およびワーク当接部材２０５とからなる接続ヘッド２０２を容器２０１の筒状部２０６にかぶせ、上記挿入カバー部２０３とＯリング当接部材２０４との相対変位に基づいてＯリング２０７を拡径させて筒状部２０６をシールした後に、挿入カバー部２０３に形成された図示外のポートから容器２０１の内部にヘリウムガスを導入するようにしている。なお、図４では、右半部はＯリング２０７によるシール前の状態を、左半部はＯリング２０７によるシール後の状態をそれぞれ示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
その一方、図３に示した検査対象部位に類似したものとして、所定のワークに形成された貫通孔のごとき両端が開放された空間のうち特定の区間についてのみリークテストを行いたいという要請がある。
【０００６】
この場合、図３に示した構造では、弾性部材１０５を貫通孔である吸気ポート１０３の内周面に圧接させているにもかかわらず、上部側のＯリング１０７については吸気ポート１０３の上方の開口端面に圧接させるようにしているため、座面となるその開口端面が平坦でかつ所定の表面粗さ精度に仕上げられていることが必須条件となり、ワークの形状等によっては上記要請に応えることができない。しかも図３に示した構造では、弾性部材１０５およびＯリング１０６，１０７以外にも複数のＯリング１１０，１１１が必要となり、上記空間Ｒを完全密閉空間とするための構造が複雑化するとともにそのための工数が増加するほか、リークテスト結果の信頼性向上にも限界がある。
【０００７】
また、図４に示した構造では、検査すべき空間の開放端が一箇所だけで貫通孔のように両端が開放されていないことを前提としているため、上記要請に応えるためにはほぼ同じ構造の二つの接続ヘッド２０２を用いて検査対象空間の両側から閉塞しなければならず、装置全体の複雑化とコストアップが余儀なくされる。
【０００８】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、とりわけ簡単な構成で、しかもワークそのものの外観形状等に制約されることなく、貫通孔のごとき両端が開放された空間の特定区間について容易にそのリークテストを行えるようにしたシール装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、所定のワークに形成された貫通孔についてその軸心方向における特定区間のリークテストを行うにあたり、その特定区間の両端をシールして該特定区間を密閉空間とするためのシール装置であることを前提としている。
【００１０】
その上で、アクチュエータにより進退駆動されて少なくとも先端部が前記貫通孔に挿入可能なプッシュロッドと、前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に内挿されるとともに前記密閉空間に所定の流体を供給するための流体供給孔が形成され、かつプッシュロッドから突出する先端部には貫通孔に挿入可能な大径のフランジ部が形成されたロッドと、前記プッシュロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに該プッシュロッドに対しロッドとともに弾性付勢されていて、かつ前記プッシュロッドを貫通孔に挿入する際にワークとの当接によりそのワークに対するロッドの移動を阻止するストッパと、前記プッシュロッドとフランジ部との間に挟まれるようにしてロッドに対し軸心方向に相対移動可能に外挿されるとともに、前記特定区間の長さに応じた長さと貫通孔に挿入可能な直径とを有し、かつ長手方向両端外周面にそれぞれにテーパ面が形成されたカラーと、このカラーに形成されて前記ロッド側の流体供給孔を貫通孔に臨ませるための補助流体供給孔と、前記ロッドの外周のうちプッシュロッドとカラーとの間および該カラーとフランジ部との間に前記カラー側のテーパ面に乗り上げるようにそれぞれに配置されたＯリングとを備えている。
【００１１】
そして、前記ストッパをワークに当接させた後になおも所定ストロークだけプッシュロッドをスライドさせることで各Ｏリングを拡径させて貫通孔の内周面に圧接させて、前記貫通孔のうち各Ｏリングで挟まれた特定区間を密閉空間としてシールするものであることを特徴としている。
【００１２】
上記カラーの長さは、貫通孔のうちリークテストを行いたい部位すなわち密閉空間とするべき特定空間の軸方向長さに応じて設定される。また、前記ストッパは、例えば請求項２に記載のように、プッシュロッドを貫通孔に挿入する際に該貫通孔の開口端面に当接するものとする。
【００１３】
したがって、この請求項１に記載の発明では、検査対象となる貫通孔に対して、プッシュロッドやカラーおよびＯリング等を備えたロッドを所定の深さまで挿入した上、そのロッドとプッシュロッドおよびカラーとを軸心方向に相対移動させると、各Ｏリングがカラーのテーパ面によって拡径されて貫通孔の内周面に対してその内方から圧接するかたちとなる。これにより、貫通孔のうち二つのＯリングで挟まれた空間が密閉空間となって、上記ロッドおよびカラーに形成された流体供給孔を通して所定の流体を封入することにより、その空間についてのリークテストを行うことができる。
【００１４】
より具体的には、アクチュエータの働きによりプッシュロッドを貫通孔に挿入すると、やがてストッパがワークに当接して、それ以上の貫通孔に対するプッシュロッドの挿入が阻止される。これをもってカラーおよびその両側のＯリングが貫通孔の内周の特定の位置に位置決めされる。プッシュロッドの挿入動作が停止してもなおもアクチュエータの作動を継続すると、そのプッシュロッドおよびカラーに対してロッドが軸心方向に相対移動し、結果としてプッシュロッドとカラーとの間およびカラーとフランジ部との間に介装されているＯリングがそれぞれ拡径されて、貫通孔の内周面に圧接することによりその部分をシールすることになる。
【００１５】
この場合、貫通孔に対してロッドを一方向から挿入するだけでＯリングによる二箇所のシールを同時に行えることはもちろんのこと、Ｏリングはあくまで貫通孔の内周面にその径方向から圧接させるため、従来のように貫通孔の開口端面側にシールのための座面確保の必要がなくなる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、ロッド等によって支持されたＯリングを一旦貫通孔内に挿入した上で貫通孔自体の径方向に拡径させてシールするようにしているので、ワーク自体の外観形状等に制約されることなく、貫通孔のごとき両端が開放された空間のうち任意の特定の区間についてのみ完全密閉空間とすることが可能で、その部分のリークテストを容易に行える効果があるほか、ロッド等の一方向からの挿入のみによって二箇所のＯリングを同時に拡径させてシールできるので、シール装置全体の構造を簡素化できる効果がある。
【００２０】
しかも、上記空間のシールに関与しているのは二つのＯリングだけであり、従来のようにそれ以外に別のシール部材等を必要としないので、シールのための構造の一層の簡素化とコストダウンを図ることができるほか、リークテスト結果の信頼性も併せて向上し、さらに上記特定空間の容積の大部分をカラーが占めることから、その空間へのリークテストのための流体封入量を著しく少なくすることができる効果がある。
【００２１】
さらに、貫通孔に対するロッド等の挿入動作とそれに続くＯリングの拡径動作とが共通のアクチュエータのはたらきによってなされることから、必要とするアクチュエータの数を減らしてシール装置全体の構造をより一層簡素化できる効果がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１，２は本発明に係るシール装置の好ましい実施の形態を示す構成説明図であって、図２の（Ｂ）に示すように、ワークＷに形成されたストレート形状の貫通孔Ｐについてリークテストを行う場合に使用されるシール装置を示している。
【００２４】
図１に示すように、このシール装置は、大別して、直動型のアクチュエータである油圧シリンダもしくはエアシリンダ１と、エアシリンダ１のピストンロッド２を延長するべくこのピストンロッド２の先端に連結されたシールヘッド３とから形成されている。ピストンロッド２の先端には大径の取付フランジ部４が一体に形成されていて、この取付フランジ部４に対し該取付フランジ部４と同形状のフランジ部５を有し且つ内外周ともに段付中空軸形状をなすプッシュロッド６がボルト７にて連結されている。このプッシュロッド６は大径部６ａと小径部６ｂとから形成されていて、その小径部６ｂの直径Ｄは、後述するように例えば０．１〜０．２ｍｍ程度の微小隙間をもってワークＷ側の貫通孔Ｐにスムーズにはまり得る大きさに設定されている一方、プッシュロッド６の内周は、そのままリークテストのための圧縮空気を導入するための空気供給孔８を兼ねていて、フランジ部５側の導入ポート９を介して図示外の空気圧力源から圧縮空気が導入されるようになっている。
【００２５】
前記プッシュロッド６内には同じく中空段付軸形状のロッド１０がそのプッシュロッド６の先端から突出するように内挿されているとともに、プッシュロッド６の外側には同様に中空段付軸形状の挿入量規制手段としてのストッパ１１が外挿されていて、これらロッド１０およびストッパ１１はいずれもプッシュロッド６に対して軸心方向に相対移動可能となっている。すなわち、プッシュロッド６の大径部６ａには該大径部６ａの軸心方向において後述するボルト１３の相対移動を許容するための長穴１２が形成されていて、この長穴１２を貫通するボルト１３にてロッド１０とストッパ１１とが一体的に連結されている。そして、プッシュロッド６とストッパ１１との間には圧縮コイルスプリング１４が介装されていて、これによりロッド１０とストッパ１１とが一体のものとして図１の下方に向けて常時弾性付勢されている一方、これらロッド１０およびストッパ１１は先に述べた長穴１２の範囲内でプッシュロッド６に対しその軸心方向に相対移動可能となっている。なお、ストッパ１１の先端部１１ａは、後述するようにシールヘッド３を貫通孔Ｐに挿入する際に貫通孔Ｐ側の開口端面に形成された面取り部Ｑに圧接することになるため、そのストッパ１１の先端部１１ａは面取り部Ｑに対応したテーパ形状に形成されている。
【００２６】
また、前記ロッド１０の先端部側にはプッシュロッド６と直列関係となるようにカラー１５がスライド可能に外挿されていて、このカラー１５はロッド１０の先端にナット１６にて固定された大径のフランジ部たるワークガイド１７にてその抜け止めが施されている。なお、上記カラー１５およびワークガイド１７の外径寸法Ｄは、先に述べたプッシュロッド６の小径部６ｂと同様に例えば０．１〜０．２ｍｍ程度の微小隙間をもって貫通孔Ｐにはまり得る大きさに設定されている。
【００２７】
前記カラー１５の長手方向両端部には図２に拡大して示すように所定の傾斜角をもってテーパ面１５ａが形成されていて、それらテーパ面１５ａとプッシュロッド６の小径部６ｂおよびワークガイド１７との間には、内径の一部がテーパ面１５ａに乗り上げるようにしてそれぞれにＯリング１８，１９が介装されている。そして、図２の（Ａ）に示すようにシールヘッド３が貫通孔Ｐに挿入されていない状態では、各テーパ面１５ａにＯリング１８，１９が乗り上げつつも、それらのＯリング８，１９がカラー１５の外径Ｄよりも外側に突出しないように設定され、同時にそれらのＯリング１８，１９の自己復元力のためにプッシュロッド６の小径部６ｂとカラー１５との間およびそのカラー１５とワークガイド１７との間にはＣなる隙間が確保されるように設定されていて、なおかつこの隙間Ｃはプッシュロッド６側の長穴１２にて許容されるストロークと同等もしくはそれよりもわずかに小さくなるように設定されている。
【００２８】
また、前記カラー１５にはその内周全周に形成された周溝２１とそれに連通する単一もしくは複数の小孔２２とからなる補助空気供給孔２０が形成されている一方、ロッド１０の内周は貫通孔ではなく先止まり形状の空気供給孔２３を兼ねている。そして、ロッド１０の空気供給孔２３の上端側がプッシュロッド６側の空気供給孔８と連通しているとともに、ロッド１０自体の空気供給孔２３は下端の連通孔２４をもってカラー１５側の周溝２１に連通していて、後述するようにロッド１０とカラー１５とがストロークＣの範囲内で相対移動したとしても上記連通孔２４と周溝２１との連通が維持されるように設定されている。
【００２９】
ここで、先に述べた取付フランジ部４とフランジ部５との合わせ面はＯリング２５にてシールされているとともに、プッシュロッド６の内周面とロッド１０の外周面との間はＯリング２６にてシールされていて、さらに図２に示すようにロッド１０の先端部とワークガイド１７との間も同じくＯリング２７にてシールされている。
【００３０】
したがって、本実施の形態によれば、図１，２に示すように、リークテストの対象となる貫通孔Ｐの上方においてその貫通孔Ｐと同一軸線上に位置するようにシールヘッド３をセットした上で、エアシリンダ１を伸長動作させると、シールヘッド３がその先端のワークガイド１７を貫通孔Ｐの内周面に沿わせるようにして貫通孔にスムーズに挿入される。
【００３１】
このシールヘッド３全体の下降動作に伴いストッパ１１の下端部１１ａが貫通孔Ｐの開口端面の面取り部Ｑに圧接すると、シールヘッド３全体が貫通孔Ｐに対してセンタリングされながら、少なくともストッパ１１およびそれと一体のロッド１０についてはそれ以上の下降動作が不能となり、これをもってカラー１５の上下両端部に位置するＯリング１８，１９が貫通孔Ｐのうちシールすべき位置に位置決めされることになる。この時には、貫通孔Ｐに挿入されたプッシュロッド６、カラー１５、ワークガイド１７およびＯリング１８，１９はなおも貫通孔Ｐの内周面に対して所定の微小隙間を有している。
【００３２】
なおも所定量だけエアシリンダ１が伸長動作すると、既に下降動作が不能となったストッパ１１およびロッド１０に対して圧縮コイルスプリング１４を圧縮させるようにしてプッシュロッド６のみが単独で下降する。プッシュロッド６が下降すると、そのプッシュロッド６は図２の（Ａ）に示した隙間Ｃがなくなるまでカラー１５をロッド１０に対して押し下げる。その結果、図２の（Ｂ）に示すように、カラー１５の両端のテーパ面１５ａとプッシュロッド６およびワークガイド１７との間に挟まれているそれぞれのＯリング１８，１９が拡径されて貫通孔Ｐの内周面に圧接するかたちとなる。これをもって、貫通孔Ｐのうち双方のＯリング１８，１９で挟まれた部分が密閉空間Ｒとして隔離形成される。そして、この状態で各空気供給孔８，２３および補助空気供給孔２０を通して上記密閉空間Ｒに圧縮空気を封入した上でその圧力変化もしくは漏れ量を監視することでその密閉空間Ｒについてのリークテストが実施される。
【００３３】
このとき、図２の（Ｂ）から明らかなように、上記密閉空間Ｒを隔離形成しているのは貫通孔Ｐの内周面のほかカラー１５の外周面およびその上下のＯリング１８，１９だけであり、それ以外のＯリング２６，２７等は上記密閉空間Ｒの隔離には直接関与していないので漏れ等の心配がなく、リークテスト結果の信頼性が高いものとなる。しかも、上記Ｏリング１８，１９等で隔離された密閉空間Ｒの容積の大部分をカラー１５自体が占めているので、リークテストに必要な密閉空間Ｒへの空気封入量が著しく少なくて済むという利点がある。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、両端が開放された貫通孔Ｐのリークテストに必要な密閉空間隔離のためのシールを、その貫通孔Ｐに対する一方向からのシールヘッド３の挿入のみで二箇所のシールを同時に行えることになる。しかも、貫通孔Ｐ内に一旦挿入したＯリング１８，１９を径方向に拡径させてシールする方式であるため、ワークＷの外観形状に制約されることなく貫通孔Ｐのシールを確実に行えることはもちろんのこと、シールヘッド３の挿入量を規制するべくストッパ１１と当接することになる面取り部（必ずしも面取りされている面でなくてもよい）Ｑはその機能からして高精度が要求されることもない。
【００３５】
ここで、カラー１５の軸心方向での長さやそのカラー１５とストッパ１１の先端とのなす距離は、リークテストの対象となる貫通孔Ｐの深さあるいはその貫通孔Ｐのうちリークテストを行いたい部位の位置等に応じて適宜設定もしくは変更できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシール装置の好ましい実施の形態を示す要部の断面説明図。
【図２】図１の要部拡大図であって、（Ａ）はＯリングを拡径させる前の状態を示す説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の状態からＯリングを拡径させてシールした時の説明図。
【図３】従来のシール装置の一例を示す構成説明図。
【図４】
従来のシール装置の他の例を示す構成説明図。
【符号の説明】
１…エアシリンダ（アクチュエータ）
３…シールヘッド
６…プッシュロッド
８…空気供給孔
１０…ロッド
１１…ストッパ（挿入量規制手段）
１２…長穴
１４…圧縮コイルスプリング
１５…カラー
１５ａ…テーパ面
１７…ワークガイド（フランジ部）
１８，１９…Ｏリング
２０…補助空気供給孔（補助流体供給孔）
２３…空気供給孔
Ｐ…貫通孔
Ｒ…密閉空間
Ｗ…ワーク
【図１】
0003624745.tif 000002
【図２】
0003624745.tif 000003
【図３】
0003624745.tif 000004
【図４】
0003624745.tif 000005