(57)【要約】  伝熱管検査装置（１Ａ）は、Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管（３００）の折り曲げ部（４００）に光を照射し、複数箇所で断面の外周一部の位置を検出するプロファイルセンサ（３０）と、プロファイルセンサ（３０）が複数箇所それぞれで検出した断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定する制御部（５０）と、を備える。制御部（５０）は、複数箇所の位置と円の大きさとの対応関係に基づいて伝熱管（３００）の良否を判定する。
2019220674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部に光を照射し、複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する検出部と、
前記検出部が前記複数箇所それぞれで検出した前記断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定し、前記複数箇所の位置と前記円の大きさとの対応関係に基づいて前記伝熱管の良否を判定する判定部と、
を備えた伝熱管検査装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記複数箇所それぞれで近似した前記円弧のうち、前記折り曲げ部の頂部での前記円弧よりも大きい前記円弧がある場合に、前記伝熱管が不良であると判定する、
請求項１に記載の伝熱管検査装置。
【請求項３】
前記折り曲げ部を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記折り曲げ部に対して相対的に前記検出部を移動させる駆動部と、
をさらに備える、
請求項１又は２に記載の伝熱管検査装置。
【請求項４】
前記伝熱管は、複数の前記折り曲げ部を有し、該複数の前記折り曲げ部が一方向に配列され、
前記駆動部は、前記検出部を前記一方向に移動させる、
請求項３に記載の伝熱管検査装置。
【請求項５】
Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部の複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する検出工程と、
前記検出工程で前記複数箇所それぞれで検出した前記断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定する円設定工程と、
前記複数箇所の位置と前記円設定工程で設定した前記円の大きさとの対応関係に基づいて前記伝熱管の良否を判定する判定工程と、
を備えた伝熱管検査方法。
【請求項６】
伝熱管の断面の外周一部の位置を検出する検出部を備える伝熱管検査装置を制御するコンピュータに、
Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部の複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで前記複数箇所それぞれで検出した前記断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定する円設定ステップと、
前記複数箇所の位置と前記円設定ステップで設定した前記円の大きさとの対応関係に基づいて前記伝熱管の良否を判定する判定ステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伝熱管検査装置、伝熱管検査方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝熱管検査装置には、円筒状の伝熱管の外観形状から伝熱管の変形の有無を検査するものがある。例えば、特許文献１には、水平方向に直線的に延在する複数の円筒状の伝熱管の変形の有無を検査する伝熱管検査装置が開示されている。【０００３】
特許文献１に記載の検査装置は、伝熱管上で回転するローラと、ローラが回転することで、伝熱管に沿って移動する装置本体と、装置本体から伝熱管と伝熱管の間に吊されて伝熱管の外観を撮像するカメラと、を備えている。特許文献１に記載の検査装置は、カメラが撮像した伝熱管の外観画像と記憶部に記録された正常な伝熱管の外観画像を比較することで、伝熱管表面の減肉の有無を検査する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９７２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の検査装置は、水平方向に伸びる伝熱管の上で回転するローラによって移動するため、折り曲げ部を有する伝熱管の場合、伝熱管に沿って移動することが困難である。このため、特許文献１に記載の検査装置では、折り曲げ部を有する管の変形の有無を検査することが難しい。【０００６】
また、特許文献１に記載の検査装置は、正常な伝熱管の外観画像と撮像した伝熱管の外観画像を比較して減肉の有無を検査するため、伝熱管が折り曲がっている場合、その折り曲げの形状毎に正常な折り曲げの外観画像を記憶部に記憶させる必要がある。その結果、特許文献１に記載の検査装置では、折り曲げの形状が正常な形状から変形しているのかどうかを検査することが難しい。【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、Ｕ字状に折り曲げられた伝熱管の折り曲げ部の形状の良否を容易に検査することができる伝熱管検査装置、伝熱管検査方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る伝熱管検査装置は、検出部と、判定部と、を備える。検出部は、Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部に光を照射し、複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する。判定部は、検出部が複数箇所それぞれで検出した断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定し、複数箇所の位置と円の大きさとの対応関係に基づいて伝熱管の良否を判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、判定部が、検出部によって検出された断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定し、複数箇所の位置と円の大きさとの対応関係に基づいて伝熱管の良否を判定する。このため、伝熱管検査装置では、予め伝熱管の外観画像を記憶させる必要がなく、また、その外観画像と伝熱管の外形を比較する必要がない。その結果、折り曲げ部の形状の良否を容易に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の対象物である熱交換器の正面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の正面図
【図３】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の側面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置が備える制御部のハードウエア構成図
【図５】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置が備えるプロファイルセンサが検出する断面の外形形状の概念図
【図６】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置が備える制御部の伝熱管検査処理のフロー図
【図７】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の対象物である折り曲げ部の正面図
【図８】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の対象物である折り曲げ部と伝熱管の近似円の概念図
【図９】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の折り曲げ部が変形したときの、変形した折り曲げ部と伝熱管と近似円の概念図
【図１０】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の対象物である熱交換器が傾斜したときの、傾斜した熱交換器の折り曲げ部と伝熱管近似円の概念図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る伝熱管検査装置の正面図
【図１２】本発明の実施の形態３に係る伝熱管検査装置のレーザー変位センサ及び駆動部の拡大正面図
【図１３】図１２に示すXIII-XIII断面線の断面図
【図１４】本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置の変形例の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る伝熱管検査装置、伝熱管検査方法及びプログラムについて図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図のＸＹＺ座標系は、伝熱管検査装置を正面から視て左右方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向、Ｘ軸とＹ軸とに直交する方向をＺ軸の方向とした場合の座標系である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る伝熱管検査装置は、熱交換器の伝熱管がＵ字状に折り曲げられた折り曲げ部に許容範囲を超える変形があるか否かを検査する。まず図１を参照して検査対象物である伝熱管３００の折り曲げ部４００を備える熱交換器１００の構成について説明する。次に、図２−図５を参照して、伝熱管検査装置１Ａの構成について説明する。続いて、図６−図１０を参照して伝熱管検査装置１Ａの動作について説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａの対象物である熱交換器１００の正面図である。
【００１４】
図１に示すように、熱交換器１００は、複数のフィン２００と、フィン２００が嵌められた複数の伝熱管３００と、を備える。
【００１５】
フィン２００は、アルミニウム又はアルミニウム合金の板で形成されている。そして、フィン２００の板面は、ＸＹ平面に平行に向けられている。フィン２００とフィン２００とは、空気と熱交換するため、空気が通過可能なピッチで配置され、互いに平行である。フィン２００には、Ｚ方向に延在する複数の伝熱管３００が通されている。
【００１６】
伝熱管３００それぞれは、アルミニウム又はアルミニウム合金の円筒状の管で形成されている。そして、伝熱管３００それぞれは、熱交換器１００の−Ｚ端側に設けられる、図示しないヘッダーに接続するため、一方の端部を−Ｚ側に向けている。伝熱管３００それぞれは、その一方の端部から＋Ｚ側に延在した後、逆Ｕ字状に折れ曲がることにより−Ｚ側へ折り返されている。
【００１７】
詳細には、ヘッダーは、伝熱管３００に冷媒を分配し、また伝熱管３００から冷媒を集約する。伝熱管３００の一方の端部は、ヘッダーに接続される。伝熱管３００は、その一方の端部から、Ｚ軸に平行に延在すると共に、複数のフィン２００に通されている。そして、伝熱管３００は、最も＋Ｚ側に位置するフィン２００を通された後、さらに＋Ｚ側に延在している。伝熱管３００は、その後Ｘ方向から−Ｚ方向へ半円状に折り曲げられている。これにより、伝熱管３００には、折り曲げ部４００が形成されている。そして、伝熱管３００は、折り曲げ部４００で曲がった後、再度ヘッダーに接続するため、−Ｚ側へ延在している。
【００１８】
複数の伝熱管３００は、Ｘ方向に配列されている。そして、伝熱管３００それぞれに折り曲げ部４００が形成されている。このため、熱交換器１００全体では、折り曲げ部４００は、複数個設けられている。また、複数の折り曲げ部４００は、Ｘ方向に配列されている。折り曲げ部４００それぞれは、別々に曲げ加工で形成するところ、それぞれの曲げ加工の時に、折り曲げ部４００にキズ、ひずみ等が発生することがある。実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａは、折り曲げ部４００それぞれの形状検査をして、キズ、ひずみ等の有無の良否判定をする。次に、伝熱管検査装置１Ａの構成について説明する。
【００１９】
図２は、実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａの正面図である。図３は、伝熱管検査装置１Ａの側面図である。図４は、伝熱管検査装置１Ａが備える制御部５０のハードウエア構成図である。図５は、伝熱管検査装置１Ａが備えるプロファイルセンサ３０が検出する断面の外形形状の概念図である。なお、図２及び図３では、理解を容易にするため、伝熱管検査装置１Ａが備えるフレーム、支柱等の構成を省略している。
【００２０】
伝熱管検査装置１Ａは、図２に示すように、検査対象である折り曲げ部４００を備える熱交換器１００を載置する載置部１０と、載置部１０に載置された熱交換器１００を保持する保持部２０と、熱交換器１００が有する折り曲げ部４００の断面の外形形状を検出するプロファイルセンサ３０と、プロファイルセンサ３０を移動させる駆動部４０と、保持部２０、プロファイルセンサ３０及び駆動部４０の動作を制御する制御部５０と、を備えている。
【００２１】
載置部１０は、＋Ｚ面がＸＹ平面に平行に形成されている。そして、＋Ｚ面は、熱交換器１００のＸＹ断面よりもＸ及びＹ方向に大きい。これにより、載置部１０には、熱交換器１００が載置可能である。載置部１０よりも＋Ｚ側には、保持部２０が設けられている。熱交換器１００は、保持部２０によって保持される。
【００２２】
保持部２０は、載置部１０に載置された熱交換器１００の＋Ｘ側部分、−Ｘ側部分を挟持するクランプ機構を備えている。ここで、クランプ機構とは、図３に示すように、２つの板状体２１が両側に配置され、それら板状体２１が熱交換器１００を押さえつけることで熱交換器１００を挟み込む機構のことである。保持部２０は、板状体２１で熱交換器１００を挟持して、熱交換器１００を一定の位置に配置する。保持部２０が熱交換器１００を保持したときの、その熱交換器１００よりも＋Ｚ側には、プロファイルセンサ３０が配置されている。
【００２３】
プロファイルセンサ３０は、帯状のレーザー光を対象物に照射してその対象物の反射光からその対象物の位置、変位を計測するセンサである。すなわち、プロファイルセンサ３０は、対象物の２次元空間での位置、変位を検出する、いわゆる２次元レーザー変位計である。プロファイルセンサ３０は、図示しない発光部と受光部を有する。
【００２４】
発光部は、図５に示すように、レーザー光Ｌを対象物、すなわち、折り曲げ部４００がある−Ｚ方向に向けて発する。そのレーザー光Ｌは、ＸＹ平面状に投影したときに、Ｙ軸に平行な帯状の光である。一方、受光部は、Ｙ軸に平行な帯状に形成され、レーザー光Ｌが折り曲げ部４００によって反射された反射光を受光する。
【００２５】
プロファイルセンサ３０は、受光部で受光した反射光データから、折り曲げ部４００のＹＺ断面の外形形状４１０を計測する。ここで、プロファイルセンサ３０が計測するＹＺ断面の外形形状４１０は、折り曲げ部４００による反射光から求めることから、受光部と対向する、折り曲げ部４００の外周一部の形状だけである。プロファイルセンサ３０は、図２に示す複数の折り曲げ部４００を順次計測するため、駆動部４０によってＸ方向に移動される。なお、プロファイルセンサ３０は、折り曲げ部４００の外形形状４１０でその断面の外周一部の位置を検出することから、本明細書では検出部ともいう。
【００２６】
図２に戻って、駆動部４０は、モータ４１と、Ｘ方向に向けられ、モータ４１で回転される駆動軸４２と、駆動軸４２の回転でＸ方向に移動するステージ４３と、を備えている。
【００２７】
モータ４１は、サーボモータ、ステッピングモータ等で構成される。モータ４１は、図示しない出力軸を有し、その出力軸の回転は、制御部５０によって制御される。モータ４１の出力軸は、駆動軸４２に接続されている。
【００２８】
駆動軸４２には、ステージ４３が螺合している。また、ステージ４３には、プロファイルセンサ３０が固定されている。駆動軸４２がモータ４１で回転されることで、ステージ４３と共にプロファイルセンサ３０が移動する。ステージ４３とプロファイルセンサ３０の位置は、制御部５０によってモータ４１の回転量が制御されることで、決められている。
【００２９】
伝熱管検査装置１Ａは、図４に示すように、ＲＡＭ（Random Access Memory）とＲＯＭ（Read Only Memory）を含む記憶部５１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５２と、を備えている。記憶部５１には、伝熱管検査プログラムが格納されている。制御部５０は、記憶部５１に格納された伝熱管検査プログラムをＣＰＵ５２が実行することで実現されている。制御部５０は、伝熱管検査装置１Ａが備える、図示しない起動ボタン、又は解除ボタンが押されることで、保持部２０による熱交換器１００の保持を開始、又は解除する。また、制御部５０は、保持部２０が熱交換器１００を保持した後、モータ４１を回転させて、記憶部５１に記憶された検出範囲に基づいた位置にプロファイルセンサ３０を移動させる。制御部５０は、その後、モータ４１を一定量だけ回転させて、検出範囲内で一定のピッチ、プロファイルセンサ３０を移動させると共に、一定のピッチ毎に検出信号を出力してプロファイルセンサ３０に折り曲げ部４００のＹＺ断面の外周形状を計測させる。制御部５０は、計測された外形形状４１０の形状データを取得する。
【００３０】
制御部５０は、取得したＹＺ断面の形状データから、その形状データを構成する外形各部の位置座標に近似する近似円４２０の直径又は半径を求める。制御部５０は、一定のピッチ毎に求めた近似円４２０の直径又は半径の分布から、折り曲げ部４００に許容範囲を超える変形があるか否かを判定する。なお、制御部５０は、折り曲げ部４００の許容範囲外の変形の有無を判定するため、本明細書では判定部ともいう。
【００３１】
次に、図６−図１０を参照して、伝熱管検査装置１Ａの動作を説明する。以下の説明では、上述した構成の熱交換器１００が、折り曲げ部４００を＋Ｚ側に向けて、伝熱管検査装置１Ａの載置部１０に載置されているものとする。そして、上述した図示しない起動ボタンが押されることで、保持部２０によって熱交換器１００が保持されると共に、伝熱管検査プログラムが実行される。その結果、伝熱管検査処理のフローが開始されるものとする。
【００３２】
図６は、実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａが備える制御部５０の伝熱管検査処理のフロー図である。図７は、伝熱管検査装置１Ａの対象物である折り曲げ部４００の正面図である。図８は、伝熱管検査装置１Ａの対象物である折り曲げ部４００と伝熱管３００の近似円４２０の概念図である。図９は、変形した折り曲げ部４００と伝熱管３００と近似円４２０の概念図である。図１０は、傾斜した熱交換器１００の折り曲げ部４００と伝熱管３００近似円４２０の概念図である。
【００３３】
伝熱管検査処理のフローが開始されると、まず、図６に示すように、制御部５０が記憶部５１から検出範囲データ、範囲数データ、及び近似範囲データを読み出す（ステップＳ１）。ここで、検出範囲データとは、図７に示すように、設計上の折り曲げ部４００の中心Ｃ１から距離Ｌ１だけ−Ｘ方向に離れた位置を検出開始位置Ｓとし、中心Ｃ１から＋Ｘ方向に距離Ｌ１だけ離れた位置を検出終了位置Ｅとする範囲の座標データことである。検出範囲データは、折り曲げ部４００のＸ方向の配列数と同数だけ記憶部５１に格納され、制御部５０はその全ての検出範囲データを読み出す。一方、範囲数データとは、上述した検出範囲の数を示す数値データのことである。近似範囲データとは、後述する近似円４２０を求める際に使用する、折り曲げ部４００のＹＺ断面の外形形状４１０から抽出した曲線のうちの一部を定める数値データのことであり、詳細には、抽出した曲線の頂部を中心としたＸ方向の幅を定める数値データのことである。例えば、近似範囲データは、伝熱管３００の直径が１０ｍｍの場合、３−５ｍｍの数値データである。近似円４２０とは、近似範囲データで定めた曲線の一部に最小二乗法によって求められた円のことである。
【００３４】
次に、制御部５０は、図６に示すように、読み出された検出範囲データの座標に駆動部４０を駆動して、プロファイルセンサ３０で折り曲げ部４００のＹＺ断面の外形形状４１０を検出する（ステップＳ２）。この検出では、まず、制御部５０が検出開始位置Ｓの座標までプロファイルセンサ３０を移動させ、制御部５０は、その座標でプロファイルセンサ３０に折り曲げ部４００のＹＺ断面の外形形状４１０を検出させる。続いて、制御部５０は、プロファイルセンサ３０を一定のピッチだけＸ方向に移動させる毎に、プロファイルセンサ３０に折り曲げ部４００の外形形状４１０を検出させる。これにより、制御部５０は、検出範囲データの座標内の複数箇所の折り曲げ部４００の外周の形状データを所得する。また、制御部５０は、検出範囲データ毎に検出した範囲の数をカウントする。なお、この工程を本明細書では、断面の外周一部の形状を検出することから、検出工程又は、検出ステップともいう。
【００３５】
次に、制御部５０は、所得された複数箇所の折り曲げ部４００の外周の形状データから、ピッチ毎のＹＺ断面の外形形状４１０に近似する円の半径又は直径を算出する（ステップＳ３）。この半径又は直径の算出では、図８に示すように、検出されたＹＺ断面の形状データからその断面の各部のＹＺ座標をつなぐ曲線を得て、その曲線を折り曲げ部４００の＋Ｚ側の伝熱管３００の形状であると仮定する。そして、その曲線それぞれに近似する近似円４２０の半径又は直径を求める。ここで、近似円４２０の半径又は直径は、＋Ｚ側の伝熱管３００の形状であると仮定した曲線のうち、曲線の最も＋Ｚ側に突出した頂部を中心とした近似範囲データ内の曲線の一部を抽出し、抽出された曲線の一部に最もフィッティングする円を最小二乗法によって求めることで、算出する。これにより、近似円４２０の半径又は直径を求める。なお、この工程を本明細書では、近似円４２０を設定することから、円設定工程又は円設定ステップともいう。また、制御部５０は、近似円４２０ではなく、近似する円弧を求め、その円弧の半径を求めてもよく、その工程を円設定工程又は円設定ステップと呼んでもよい。
【００３６】
次に、制御部５０は、図６に示すように、求めた円の半径又は直径の分布から折り曲げ部４００の許容範囲を超える変形の有無を判定する（ステップＳ４）。ここで、許容範囲とは、予め定められた設計規格内に収まる範囲のことである。
【００３７】
詳細には、制御部５０は、ピッチ毎に算出した円の半径又は直径から、図７に示す折り曲げ部４００の中心Ｃ１近傍で最大となる半径又は直径を求める。そして、制御部５０は、その最大となる半径又は直径を最大半径又は最大直径とする。続いて、制御部５０は、記憶部５１から許容範囲を決定する許容値の数値データを読み出す。そして、制御部５０は、最大半径又は最大直径に対応する位置のＸ座標よりもさらに−Ｘ側のＸ座標の位置で、近似円４２０の半径又は直径が最大半径又は最大直径よりも許容値以上に大きくなることがあるか否かを判定する。また、制御部５０は、最大半径又は最大直径に対応する位置のＸ座標よりも＋Ｘ側のＸ座標の位置で、近似円４２０の半径又は直径が最大半径又は最大直径よりも大きくなることがあるか否かを判定する。制御部５０は、最大半径又は最大直径よりも許容値以上に大きい近似円４２０の半径又は直径があると判定された場合、許容範囲を超える変形があると判定する。また、最大半径又は最大直径よりも許容値以上に大きい近似円４２０の半径又は直径が無いと判定された場合、許容範囲内の変形だけ又は変形がないと判定する。これにより、制御部５０は、折り曲げ部４００の形状の良否を判定する。なお、この工程を本明細書では、判定工程又は判定ステップという。
【００３８】
制御部５０が中央Ｃ２近傍の最大半径又は最大直径よりも許容値以上に大きい近似円４２０の半径又は直径の有無を判定して、折り曲げ部４００の形状の良否を判定するのは、以下の理由によるからである。すなわち、伝熱管３００が適正に逆Ｕ字状に折れ曲がっている場合には、図８に示すように、折り曲げ部４００の頂部Ｔ１での近似円４２０の半径又は直径が最も大きく、折り曲げ部４００の頂部Ｔ１から外れるに従い、近似円４２０の半径又は直径が除序に小さくなる。しかし、伝熱管３００が変形して適正に逆Ｕ字状に折れ曲がっていない場合には、図９に示すように、折り曲げ部４００の頂部Ｔ２での近似円４２０の半径又は直径よりも、変形部Ｄ１での近似円４２０の半径又は直径が大きくなることがある。そこで、制御部５０は、上述したように、中央Ｃ２近傍の最大半径又は最大直径よりも許容値以上に大きい近似円４２０の半径又は直径の有無で折り曲げ部４００の形状の良否を判定する。
【００３９】
次に、制御部５０は、図６に示すように、許容範囲を超える変形があるか否かの判定した後、全ての検出範囲の処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定では、記憶部５１から読み出した範囲数と同数の検出範囲を検出したか否か、すなわち、範囲数とステップＳ２でカウントした範囲の数が同数であるか否を判定する。制御部５０は、カウントした範囲の数が同数であると判定した場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、処理が完了したと判定して、伝熱管検査処理のフローを終了させる。一方、制御部５０は、カウントした範囲の数が同数でないと判定した場合（ステップＳ５のＮｏ）、処理が完了せず未処理箇所が残っているものと判定して、ステップＳ２に戻る。
【００４０】
なお、伝熱管検査装置１Ａでは、図１０に示すように、載置部１０に載置された熱交換器１００が組立精度のばらつきや載置時のばらつきにより、フィン２００がＺ方向に傾いてもよい。フィン２００がＺ方向に傾いて、折り曲げ部４００と折り曲げ部４００のＺ方向に位置ずれした場合でも、検出されるＹＺ断面の外形形状４１０が位置ずれしない場合と変わりがない。その結果、制御部５０が求める近似円４２０の半径又は直径は、位置ずれしない場合の近似円４２０の半径又は直径と変わりがない。このように、伝熱管検査装置１Ａでは、折り曲げ部４００のＺ方向への位置ずれの影響を受けないからである。
【００４１】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａでは、プロファイルセンサ３０が折り曲げ部４００の断面の外形形状を検出するプロファイルセンサ３０と、検出された断面の外形形状に近似する近似円４２０の直径又は半径を求める制御部５０と、を備える。そして、制御部５０が、求めた近似円４２０の直径又は半径に基づいて折り曲げ部４００に許容範囲を超える変形があるか否かを判定する。伝熱管検査装置１Ａでは、近似円４２０の径を求めるだけで、許容範囲を超える変形の有無を判定することができるので、折り曲げ部４００の形状の良否判定の演算が容易である。また、断面の外形形状から折り曲げ部４００表面の３次元形状を演算したり、判定の基準となる３次元データを設けて比較したりする必要がない。その結果、伝熱管検査装置１Ａでは、折り曲げ部４００の許容範囲を超える変形の有無の検査が容易である。
【００４２】
制御部５０が求める近似円４２０の直径又は半径は、折り曲げ部４００がＺ方向にずれても変化しないので、伝熱管検査装置１Ａでは、折り曲げ部４００の位置によらず正確に変形の有無の検査をすることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａでは、駆動部４０によってプロファイルセンサ３０が移動されている。しかし、本発明は、これに限定されず、プロファイルセンサ３０は、検査対象である折り曲げ部４００に対して相対的に移動すればよい。実施の形態２に係る伝熱管検査装置１Ｂでは、プロファイルセンサ３０を折り曲げ部４００に対して相対的に移動させるため、折り曲げ部４００を有する熱交換器１００を載置する載置部１０を移動させる。以下、図１１を参照して、実施の形態２に係る伝熱管検査装置１Ｂの構成を説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成について説明する。
【００４４】
図１１は、実施の形態２に係る伝熱管検査装置１Ｂの正面図である。図１１に示すように、伝熱管検査装置１Ｂは、載置部１０をＸ方向に移動させる駆動部６０を備えている。
【００４５】
駆動部６０は、モータ６１と、Ｘ方向に延在し、載置部１０を駆動する駆動軸６２と、を有する。
【００４６】
モータ６１は、モータ４１と同じく、サーボモータ、ステッピングモータ等で構成されている。モータ６１は、図示しないが、制御部５０によって回転が制御される。
【００４７】
駆動軸６２は、モータ６１の図示しない出力軸に接続されている。駆動軸６２には、載置部１０が螺合し、モータ６１の駆動によって回転する。そして、駆動軸６２が回転することで、載置部１０がＸ方向に移動する。これに対して、プロファイルセンサ３０は、一定の位置に固定されたままである。これにより、載置部１０がプロファイルセンサ３０に対して相対的にＸ方向に移動する。
【００４８】
以上のように、実施の形態２に係る伝熱管検査装置１Ｂでは、載置部１０がＸ方向に移動することで、載置部１０に載置された熱交換器１００がプロファイルセンサ３０に対して相対的にＸ方向に移動する。このため、実施の形態１と同様に、プロファイルセンサ３０で熱交換器１００全体の折り曲げ部４００の断面の外形形状を検出することができる。
【００４９】
（実施の形態３）
実施の形態１及び２では、伝熱管検査装置１Ａ、１Ｂが折り曲げ部４００の変形の有無を検査するためにプロファイルセンサ３０を備えている。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、伝熱管検査装置１Ａ、１Ｂが折り曲げ部４００に光を照射し、折り曲げ部４００の複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する検出部を備えていればよい。そして、伝熱管検査装置１Ａ、１Ｂは、検出した位置から外周の一部の形状を求めてもよい。実施の形態３に係る伝熱管検査装置１Ｃは、検出部として、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂを備える。以下、図１２及び図１３を参照して、実施の形態３に係る伝熱管検査装置１Ｃの構成について説明する。
【００５０】
図１２は、実施の形態３に係る伝熱管検査装置１Ｃのレーザー変位センサ３１Ｃ及び駆動部７０の拡大正面図である。図１３は、図１２に示すXIII-XIII断面線の断面図である。なお、図１２では、理解を容易にするため、伝熱管検査装置１Ｃが備えるレーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂのうち、レーザー変位センサ３１Ｆ、３１Ｂを省略している。また、ステージ７３の形状を簡略化している。
【００５１】
図１２及び図１３に示すように、伝熱管検査装置１Ｃは、実施の形態１の駆動部４０とステージ７３を除いて同じ構成の駆動部７０と、駆動部７０によってＸ方向に移動されるレーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂと、を備えている。
【００５２】
駆動部７０は、図１２に示すように、モータ７１、駆動軸７２及び、ステージ７３を備える。モータ７１と駆動軸７２は、実施の形態１で説明したモータ４１と駆動軸４２と同じ構成である。このため、モータ７１と駆動軸７２の説明を省略する。
【００５３】
これに対して、ステージ７３は、図１３に示すように、＋Ｚ方向に凹んだブロックの形状に形成されている。ステージ７３の凹みは、ＹＺ断面視で円弧状であり、その円弧の中心Ｃ３は、熱交換器１００が実施の形態で説明した載置部１０に載置され、かつ保持部２０に保持されたときの、その熱交換器１００の折り曲げ部４００の頂部近傍にある。そして、ステージ７３の凹みには、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂが固定されている。
【００５４】
レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、実施の形態１で説明したプロファイルセンサ３０と異なり、スポット状のレーザー光Ｌを発する、図示しない発光部を備えるセンサである。
【００５５】
レーザー変位センサ３１Ｃは、ステージ７３が最も凹んだ箇所、すなわち、ＹＺ断面視でステージ７３の中央に配置され、レーザー変位センサ３１Ｆは、その前方かつステージ７３の凹みに沿って配置されている。レーザー変位センサ３１Ｂは、レーザー変位センサ３１Ｃの後方かつステージ７３の凹みに沿って配置されている。また、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、３１Ｆ、３１Ｃ、３１Ｂの順序で、円弧の中心Ｃ３に対して等角度に配置されている。そして、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、発光部を上述した円弧の中心Ｃ３に向けている。これにより、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、熱交換器１００が載置部１０に載置され、保持部２０に保持されたとき、円弧の中心Ｃ３近傍にある折り曲げ部４００の頂部に向けてレーザー光Ｌを発する。詳細には、レーザー変位センサ３１Ｃは、折り曲げ部４００の上端部分、レーザー変位センサ３１Ｆは、折り曲げ部４００の前方斜め上部分、レーザー変位センサ３１Ｂは、折り曲げ部４００の後方斜め上部分に向けてレーザー光Ｌを発する。
【００５６】
レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、実施の形態１で説明したプロファイルセンサ３０と同様に受光部を備え、上述したレーザー光Ｌが折り曲げ部４００の頂部から反射されたときの、その反射光を受光する。これにより、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、折り曲げ部４００の上端部分、前方斜め上部分、後方斜め上部分までの各距離を計測する。
【００５７】
伝熱管検査装置１Ｃは、図１２に示すように、制御部８０を備える。制御部８０は、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂが計測した距離データを取得して、それらの距離データに基づいて、折り曲げ部４００の上端部分、前方斜め上部分、後方斜め上部分の各部分をつなぐ円弧を求める。制御部８０は、求めた円弧の半径を実施の形態１で説明した近似円４２０の半径として扱う。制御部８０は、その近似円４２０から、実施の形態１の制御部５０と同様にして、折り曲げ部４００に許容範囲を超える変形があるか否かを判定する。これにより、伝熱管検査装置１Ｃは、折り曲げ部４００の許容範囲を超える変形の有無の検査をする。
【００５８】
伝熱管検査装置１Ｃの動作は、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂで、折り曲げ部４００の上端部分、前方斜め上部分、後方斜め上部分までの３つの距離を計測すること、その３つの距離から近似円４２０を求めること、を除いて、実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａの動作と同じである。このため、実施の形態３では、伝熱管検査装置１Ｃの動作の説明を省略する。
【００５９】
以上のように、実施の形態３に係る伝熱管検査装置１Ｃでは、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂが計測した、複数個の距離データに基づいて近似円４２０を求め、さらに、求めた近似円４２０から折り曲げ部４００の許容範囲を超える変形の有無の検査をする。伝熱管検査装置１Ｃでは、複数個の距離データだけで変形の有無の検査をするため、検査の演算が容易である。
【００６０】
なお、実施の形態３では、伝熱管検査装置１Ｃがレーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂを３つ備えているが、伝熱管検査装置１Ｃは、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂを少なくとも３つ以上、備えていればよい。これは、少なくとも３つ以上の距離データさえあれば、近似円４２０を求めることができるからである。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１−３では、検査対象である折り曲げ部４００が逆Ｕ字状である。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、検査対象は、Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管３００の折り曲げ部４００であればよい。このため、折り曲げ部４００の向きは任意である。例えば、折り曲げ部４００が逆Ｕ字状ではなく、当然ながらＵ字状であってもよい。この場合、プロファイルセンサ３０、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、熱交換器１００の折り曲げ部４００に対向しているとよい。
【００６２】
実施の形態１−３では、熱交換器１００の折り曲げ部４００がＸ方向に１列で配列している。しかし、本発明では、折り曲げ部４００の列数は任意である。
【００６３】
図１４は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管検査装置１Ａの変形例の側面図である。図１４に示すように、Ｙ方向に２列に配列する熱交換器１００がある場合、伝熱管検査装置１Ｄは、それら熱交換器１００全体で２列に配列した折り曲げ部４００を検査対象としてもよい。この場合、伝熱管検査装置１Ｄは、Ｙ方向に２つ配列されたプロファイルセンサ３０を備えるとよい。
【００６４】
また、伝熱管検査装置１Ａ−１Ｄは、実施の形態１及び２で説明したように、Ｘ方向に配列する複数個の折り曲げ部４００を検査対象としてもよい。
【００６５】
実施の形態１−３では、熱交換器１００のすべての伝熱管３００の折り曲げ部４００を検査対象としているが、本発明はこれに限定されない。本発明では、プロファイルセンサ３０、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂが上述した検査対象である折り曲げ部４００に光を照射し、その折り曲げ部４００の複数箇所で断面の外周一部の位置を検出すればよい。その外周一部の位置は、外周一部の形状であってもよい。このため、本発明では、すべての折り曲げ部４００を検査対象としなくてもよく、一部の折り曲げ部４００を検査対象としてもよい。また、その一部の折り曲げ部４００のさらに一部分だけを検査対象としてもよい。例えば、折り曲げ部４００の検査データの分析結果から、管変形が発生する箇所、管変形が発生しない箇所の分布に傾向がある場合、その分布に基づいて検査対象を特定箇所に限定してもよい。これにより、伝熱管検査装置１Ａ−１Ｄの検査時間を短縮することができ、生産性が向上する。
【００６６】
実施の形態３では、伝熱管検査装置１Ｃが３つのレーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂを備えている。また、図１４に示す伝熱管検査装置１Ｄは、２つのプロファイルセンサ３０を備えている。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、プロファイルセンサ３０、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、検査対象である折り曲げ部４００に光を照射し、折り曲げ部４００の複数箇所で断面の外周一部の位置を検出できればよい。このため、プロファイルセンサ３０、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂは、上述した検出ができる検出器である限りにおいて、その数、形式、配置等は任意である。
【００６７】
例えば、伝熱管検査装置１Ａ−１Ｃでは、折り曲げ部４００の前方と後方のそれぞれに、すなわち、折り曲げ部４００に対して−Ｙ側と＋Ｙ側のそれぞれにプロファイルセンサ３０が設けられてもよい。この場合、それらプロファイルセンサ３０が、折り曲げ部４００の複数箇所で断面の外周全体の形状、すなわち管軸周に３６０°の全周を検出してもよい。
【００６８】
実施の形態１及び２では、制御部５０が、プロファイルセンサ３０から取得した折り曲げ部４００の断面の形状データに基づいて、その断面の外形形状に近似する近似円４２０の直径又は半径を求めている。また、実施の形態３では、制御部８０が、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂから取得した複数個の距離データに基づいて近似円４２０の直径又は半径を求めている。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、制御部５０、８０が、プロファイルセンサ３０又は、レーザー変位センサ３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂが検査対象の複数箇所それぞれで検出した断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定すればよい。そして、制御部５０、８０は、その複数箇所の位置と設定した円の大きさとの対応関係に基づいて伝熱管の良否を判定すればよい。
【００６９】
例えば、制御部５０、８０は、折り曲げ部４００内の複数箇所それぞれの断面の外周一部の位置に近似する円弧を求めてもよい。また、制御部５０、８０は、設定した円の大きさを用いて伝熱管の良否を判定すればよいので、円の大きさを特定する要素である半径又は直径のほか、円周、円の面積、特定の角度内の円弧の長さ、その円弧によって形成される扇形の面積等を用いて伝熱管の良否を判定してもよい。
【００７０】
制御部５０、８０は、例えば、複数箇所の位置と、直径、半径又は円周の長さとの変化の度合いに基づいて、伝熱管の良否を判定してもよい。ここで、実施の形態１−３では、伝熱管の良否は、許容範囲、すなわち、予め定められた設計規格内に収まる範囲を超える変形の有無で判定しているが、設計規格が真円からのどの程度までの変形を許容するかを規格している場合、伝熱管の良否は、伝熱管の変形度合いが設計規格内に収まっているかを判定するとよい。
【００７１】
実施の形態１−３では、伝熱管検査プログラムが伝熱管検査装置１Ａに備えられる記憶部５１に格納されている。しかし、伝熱管検査プログラムが格納される媒体は、伝熱管検査装置１Ａに備えられる記憶部５１に限られない。伝熱管検査プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、光磁気ディスク（Magneto-Optical Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカード、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することも可能である。そして、このように配布した伝熱管検査プログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを制御部５０、８０として機能させることも可能である。
【００７２】
なお、実施の形態１及び２では、保持部２０が２つの板で構成され、それら２つの板で熱交換器１００を挟み込んでいる。しかし、保持部２０の構成は、熱交換器１００を保持する限りにおいて、任意である。例えば、保持部２０は、＋Ｘ方向と−Ｘ方向の両方から熱交換器１００を挟んで保持する構成であってもよい。また、保持部２０は、載置部１０に形成され、熱交換器１００が嵌合する凹部であってもよい。
【００７３】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【００７４】
本出願は、２０１８年５月１８日に出願された、日本国特許出願特願２０１８−９６５３８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１８−９６５３８号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【符号の説明】
【００７５】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  伝熱管検査装置、１０  載置部、２０  保持部、２１  板状体、３０  プロファイルセンサ、３１Ｃ、３１Ｆ、３１Ｂ  レーザー変位センサ、４０  駆動部、４１  モータ、４２  駆動軸、４３  ステージ、５０  制御部、５１  記憶部、５２  ＣＰＵ、６０  駆動部、６１  モータ、６２  駆動軸、７０駆動部、７１  モータ、７２  駆動軸、７３  ステージ、８０  制御部、４１０  外形形状、４２０  近似円、Ｃ１  中心、Ｃ２  中央、Ｃ３  中心、Ｄ１  変形部、Ｅ  検出終了位置、Ｌ  レーザー光、Ｌ１  距離、Ｓ  検出開始位置、Ｔ１，Ｔ２  頂部、１００  熱交換器、２００  フィン、３００  伝熱管、４００  折り曲げ部。
【図１】
2019220674.tif 000003
【図２】
2019220674.tif 000004
【図３】
2019220674.tif 000005
【図４】
2019220674.tif 000006
【図５】
2019220674.tif 000007
【図６】
2019220674.tif 000008
【図７】
2019220674.tif 000009
【図８】
2019220674.tif 000010
【図９】
2019220674.tif 000011
【図１０】
2019220674.tif 000012
【図１１】
2019220674.tif 000013
【図１２】
2019220674.tif 000014
【図１３】
2019220674.tif 000015
【図１４】
2019220674.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月1日(2020.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部に光を照射し、複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する検出部と、
前記検出部が前記複数箇所それぞれで検出した前記断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定し、前記複数箇所の位置と前記円の大きさとの対応関係に基づいて前記伝熱管の良否を判定する判定部と、
を備えた伝熱管検査装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記複数箇所それぞれで近似した前記円弧のうち、前記折り曲げ部の頂部での前記円弧よりも大きい前記円弧がある場合に、前記伝熱管が不良であると判定する、
請求項１に記載の伝熱管検査装置。
【請求項３】
前記折り曲げ部を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記折り曲げ部に対して相対的に前記検出部を移動させる駆動部と、
をさらに備える、
請求項１又は２に記載の伝熱管検査装置。
【請求項４】
前記伝熱管は、複数の前記折り曲げ部を有し、該複数の前記折り曲げ部が一方向に配列され、
前記駆動部は、前記検出部を前記一方向に移動させる、
請求項３に記載の伝熱管検査装置。
【請求項５】
Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部に光を照射し、前記折り曲げ部の断面の外周部のうちの、少なくとも３箇所の位置を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記少なくとも３箇所の位置に近似する円弧を有する円を設定し、複数箇所の位置と前記円の大きさとの対応関係に基づいて前記伝熱管の良否を判定する判定部と、
を備えた伝熱管検査装置。
【請求項６】
Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部の複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する検出工程と、
前記検出工程で前記複数箇所それぞれで検出した前記断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定する円設定工程と、
前記複数箇所の位置と前記円設定工程で設定した前記円の大きさとの対応関係に基づいて前記伝熱管の良否を判定する判定工程と、
を備えた伝熱管検査方法。
【請求項７】
伝熱管の断面の外周一部の位置を検出する検出部を備える伝熱管検査装置を制御するコンピュータに、
Ｕ字状に折り曲げられた円筒状の伝熱管の折り曲げ部の複数箇所で断面の外周一部の位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで前記複数箇所それぞれで検出した前記断面の外周一部の位置に近似する円弧を有する円を設定する円設定ステップと、
前記複数箇所の位置と前記円設定ステップで設定した前記円の大きさとの対応関係に基づいて前記伝熱管の良否を判定する判定ステップと、
を実行させるためのプログラム。
【国際調査報告】
2019220674.tif 000017
2019220674.tif 000018
2019220674.tif 000019