(57)【要約】  【課題】  加熱して活性化させた状態で行われる被検知ガスの濃度を検知するセンサ素子の性能検査の工程を、効率よく容易に行えるようにしたセンサ素子の検査方法、および検査治具を提供する。  【解決手段】  検査治具２０は保持治具３０と子パレット５０と親パレット７０とから構成される。センサ素子は、親パレット７０上に搭載された子パレット５０上の位置決め溝６０に、検知部がはみ出すようにして載置される。親パレット７０によって搬送された子パレット５０を、保持治具３０が覆い被さるようにして保持すると、各センサ素子は、保持治具３０に設けられた固定プローブ４１によってそれぞれ位置決め溝６０の底面に対し押圧され、保持固定される。そして、保持治具３０により親パレット７０から分離された子パレット５０が移動され、加熱炉に検知部が挿入されて作動状態の検査が行われる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する固体電解層を少なくとも一層以上備え、一端側に被検知ガスの検知を行う検知部を有する板状のセンサ素子の検査方法であって、
前記センサ素子の載置台である子パレット上に、前記センサ素子の前記検知部をはみ出させた状態で、前記センサ素子を載置する載置工程と、
前記子パレット上に載置した前記センサ素子のうちで、その子パレットに載置される載置面とは反対側に位置する面に接触するピン形状の固定プローブ、および、前記センサ素子の前記電極の他端側に設けられた電極端子に電気的に接続するためのピン形状の検査プローブを有し、前記子パレットを保持するための保持治具で、前記子パレットの前記センサ素子を載置した側の面を覆うようにして、前記子パレットを保持して、前記固定プローブと前記子パレットとの間で前記センサ素子を挟持する保持工程と、
前記子パレットからはみ出した前記センサ素子の前記検知部を加熱炉に挿入して加熱することで、前記固体電解層を活性化させるとともに、前記検査プローブを介して取得される電気的特性に基づいて前記センサ素子の状態の検査を行う検査工程と、
を備えたことを特徴とするセンサ素子の検査方法。
【請求項２】
前記センサ素子が載置される側の面を上向きにした状態の前記子パレットが搭載される親パレットを、前記保持治具が前記子パレットを保持可能な位置へと搬送する搬送工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子の検査方法。
【請求項３】
前記子パレットには、前記センサ素子を載置する際に、位置決めを行うための位置決め溝が溝設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ素子の検査方法。
【請求項４】
前記固定プローブは、前記センサ素子に接触する先端部が、前記固定プローブの長手方向に対して出退可能となるように弾性保持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサ素子の検査方法。
【請求項５】
一対の電極を有する固体電解層を少なくとも一層以上備え、一端側に被検知ガスの検知を行う検知部を有する板状のセンサ素子の検査を行うための検査治具であって、
前記センサ素子を載置するための厚みのある長板状の載置台であって、前記センサ素子の前記検知部を、前記載置台の短手方向の一端よりはみ出させた状態で載置する際に、前記センサ素子の位置決めを行う位置決め溝が、前記載置台の長手方向に沿って複数列設された子パレットと、
前記子パレット上に載置した前記センサ素子のうちで、その子パレットに載置される載置面とは反対側に位置する面に接触するピン形状の固定プローブ、および、前記センサ素子の前記電極の他端側に設けられた電極端子に電気的に接続するためのピン形状の検査プローブを有し、前記子パレットの前記センサ素子を載置した側の面を覆うようにして、前記子パレットを保持する保持治具と、
前記子パレットが、前記センサ素子が載置される側の面を上向きにした状態で、搭載されるとともに、自身が搬送されることによって、前記子パレットを前記保持治具が保持可能な位置へ搬送する親パレットと、
から構成されることを特徴とする検査治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知ガスの濃度を検知するセンサ素子の性能の検査を効率よく容易に行えるようにしたセンサ素子の検査方法、および検査治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの排気ガス中に含まれる被検知ガスの濃度を検出するためのセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。このガスセンサのセンサ素子は、一対の電極を有する固体電解層を少なくとも一層以上備えた短冊状の素子として構成され、例えば被検知ガスとしての酸素の濃度を検知している。また、固体電解層は温度が低いと活性化しないため、センサ素子の近傍には、センサ素子を加熱して活性化するためのヒータが設けられていることが一般的である。例えば、ヒータ一体型のセンサ素子は、短冊状のヒータの一側面に接着体（例えば、セメント）が塗布され、センサ素子の一側面に貼り合わされた積層構造を有する。
【０００３】
このようなセンサ素子の製造時における作動状態の性能の検査は、ガスセンサが使用される場合の排気ガスの温度雰囲気と同等の雰囲気下で行われる。すなわち、センサ素子を排気ガスの温度にまで加熱して活性化させることで、性能検査が行われる（例えば、特許文献１参照。）。そして、センサ素子の検査を行うための検査治具は、例えば、センサ素子を載置するパレットと、センサ素子を載置したパレットをセンサ素子ごと挟み込むクランプとから構成されている。検査者は、センサ素子の検知部（排気ガスに曝されて被検知ガスの濃度の検知を行う部分）をはみ出させた状態でセンサ素子をパレット上に載置し、クランプで挟んで固定する。そして、検査治具を用い検知部を加熱炉に挿入して加熱し、その状態でセンサ素子を通じて取得される電気的特性（電流、電圧等）に基づき、その電気的特性が所望の範囲を満たしているかを判定することでセンサ素子の性能の検査が行われる。
【特許文献１】特開昭６３−１５１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のクランプを用いた検査治具では、センサ素子のうちパレットに載置された面とは反対側の面の略全面にクランプを接触させてパレットとでセンサ素子を挟み込む必要があるため、その検査治具を用いてセンサ素子の加熱が行われると、熱の伝導によって検査治具（クランプ）も熱くなり易い。そのため、性能検査するセンサ素子の取り替えの際に、検査治具の冷却を行ったり、検査者の耐熱対策を施したりする必要があり、手間やコストがかかっていた。また、検査治具（クランプ）とセンサ素子との接触面積が大きいため、クランプにセンサ素子を介して熱が伝導し易く、センサ素子の検知部における温度ばらつきが生じて検査精度が低下する可能性があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、加熱して活性化させた状態で行われる被検知ガスの濃度を検知するセンサ素子の性能検査の工程を、効率よく容易に行えるようにしたセンサ素子の検査方法、および検査治具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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のセンサ素子の検査方法は、一対の電極を有する固体電解層を少なくとも一層以上備え、一端側に被検知ガスの検知を行う検知部を有する板状のセンサ素子の検査方法であって、前記センサ素子の載置台である子パレット上に、前記センサ素子の前記検知部をはみ出させた状態で、前記センサ素子を載置する載置工程と、前記子パレット上に載置した前記センサ素子のうちで、その子パレットに載置される載置面とは反対側に位置する面に接触するピン形状の固定プローブ、および、前記センサ素子の前記電極の他端側に設けられた電極端子に電気的に接続するためのピン形状の検査プローブを有し、前記子パレットを保持するための保持治具で、前記子パレットの前記センサ素子を載置した側の面を覆うようにして、前記子パレットを保持して、前記固定プローブと前記子パレットとの間で前記センサ素子を挟持する保持工程と、前記子パレットからはみ出した前記センサ素子の前記検知部を加熱炉に挿入して加熱することで、前記固体電解層を活性化させるとともに、前記検査プローブを介して取得される電気的特性に基づいて前記センサ素子の状態の検査を行う検査工程と、を備えている。
【０００７】
また、請求項２に係る発明のセンサ素子の検査方法は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記センサ素子が載置される側の面を上向きにした状態の前記子パレットが搭載される親パレットを、前記保持治具が前記子パレットを保持可能な位置へと搬送する搬送工程を備えている。
【０００８】
また、請求項３に係る発明のセンサ素子の検査方法は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記子パレットには、前記センサ素子を載置する際に、位置決めを行うための位置決め溝が溝設されている。
【０００９】
また、請求項４に係る発明のセンサ素子の検査方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記固定プローブは、前記センサ素子に接触する先端部が、前記固定プローブの長手方向に対して出退可能となるように弾性保持されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明の検査治具は、一対の電極を有する固体電解層を少なくとも一層以上備え、一端側に被検知ガスの検知を行う検知部を有する板状のセンサ素子の検査を行うための検査治具であって、前記センサ素子を載置するための厚みのある長板状の載置台であって、前記センサ素子の前記検知部を、前記載置台の短手方向の一端よりはみ出させた状態で載置する際に、前記センサ素子の位置決めを行う位置決め溝が、前記載置台の長手方向に沿って複数列設された子パレットと、前記子パレット上に載置した前記センサ素子のうちで、その子パレットに載置される載置面とは反対側に位置する面に接触するピン形状の固定プローブ、および、前記センサ素子の前記電極の他端側に設けられた電極端子に電気的に接続するためのピン形状の検査プローブを有し、前記子パレットの前記センサ素子を載置した側の面を覆うようにして、前記子パレットを保持する保持治具と、前記子パレットが、前記センサ素子が載置される側の面を上向きにした状態で、搭載されるとともに、自身が搬送されることによって、前記子パレットを前記保持治具が保持可能な位置へ搬送する親パレットと、から構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明のセンサ素子の検査方法では、センサ素子の状態の検査を行う場合、センサ素子を子パレット上に載置してから保持治具で子パレットを保持すると、センサ素子は、保持金具に設けられたピン形状の固定プローブと子パレットとの間で挟まれた状態で子パレットに固定される。つまり、請求項１に係る発明では、センサ素子を子パレットに固定するにあたってピン形状の固定プローブの先端部をセンサ素子の載置面とは反対側の面に接触させるようにしたので、従来のようにセンサ素子の上記載置面とは反対側の略全面に対して検査治具を接触させた場合と比べ、センサ素子に対する検査治具の接触面積を大幅に低減させることができる。これにより、加熱炉によって加熱された状態にあるセンサ素子の熱が検査治具に伝導しにくく、センサ素子の検知部の温度のばらつきが抑えられ、検査結果への影響を低減することができる。また、子パレット上に複数のセンサ素子を載置すれば、同時に複数のセンサ素子の状態を検査できるので、検査の効率化を図ることができる。また、加熱炉へのセンサ素子の検知部の挿入は、検査者が行わずとも保持治具を移動させて行うことができるので、検査者へ耐熱対策を施さなくともよく、手間やコストを削減することができる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明のセンサ素子の検査方法では、請求項１に係る発明の効果に加え、親パレット上に子パレットを搭載し、親パレットが搬送されれば子パレットも搬送することができる。検査毎に異なる子パレットを使用し、あらかじめ各子パレット上にセンサ素子を載置しておけば、センサ素子の状態の検査を連続的に行うことができ、生産の効率化を図ることができる。また、子パレットを検査毎に取り換えることで子パレットが蓄熱しにくくなるため、熱による検査結果への影響を低減することができる。また、検査の自動化を容易に実現可能となるため、検査者の耐熱対策等にかかる手間やコストを削減することができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明のセンサ素子の検査方法では、請求項１または２に係る発明の効果に加え、位置決め溝によって子パレット上に載置するセンサ素子の位置決めを行うことができるので、子パレットに対するセンサ素子のセットを容易に行うことができる。
【００１４】
また、請求項４に係る発明のセンサ素子の検査方法では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明の効果に加え、保持治具が子パレットを保持する際にセンサ素子に当接する固定プローブの先端部が弾性保持されているので、寸法公差等に起因して子パレットに載置されるセンサ素子の厚みが異なる場合でも、固定プローブをセンサ素子に確実に当接させることができる。これにより、子パレットに対してセンサ素子を良好に押圧することができ、センサ素子の保持固定を確実に行うことができる。
【００１５】
また、請求項５に係る発明の検査治具では、保持治具の構造が簡易であり、また、子パレットや親パレットは削りだし等の加工によって容易に製造できるので、検査治具を安価に製造することができる。また、保持治具によって子パレットを保持し移動でき、その際に子パレット上に載置したセンサ素子を固定することができるとともに、子パレットを親パレット上に搭載して搬送することができるので、検査の自動化を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のセンサ素子の検査方法、および検査治具の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の検査方法を用いて検査が行われるセンサ素子の一例として、センサ素子１０について説明する。図１は、センサ素子１０の斜視図である。
【００１７】
図１に示すセンサ素子１０は、自動車の空燃被制御に用いられる空燃比センサに装着される素子であり、酸素濃淡電池素子と酸素ポンプ素子を備える。なお、空燃比センサに用いられるセンサ素子１０の構成は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細は省略するが、概略構成は以下の通りである。
【００１８】
まず、センサ素子１０は、短冊状の固体電解質層の両面に白金を主体とする多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子と、同じく固体電解質層の両面に白金を主体とする多孔質電極を形成した酸素ポンプ素子と、これら両素子の間に積層され、中空の測定ガス室を形成するための絶縁スペーサとから構成される。この固体電解質層は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアを主体に形成される。測定ガス室を形成するスペーサは、アルミナを主体に構成されており、中空の測定ガス室の内側には、酸素濃淡電池素子の一方の多孔質電極と、酸素ポンプ素子の一方の多孔質電極が露出する形態で配置されている。この測定ガス室が形成される部位が検知部１２となる。なお、測定ガス室は、センサ素子１０の先端側（図中下端側）に位置するように形成されており、スペーサ上に別途形成した多孔質拡散抵抗部を介して排気ガスが導入可能に構成されている。
【００１９】
また、センサ素子１０の後端側（図中上端側）には、センサ素子１０に形成される各電極との電気信号の入出力を行うための電極線１１が３本設けられている。そのうち１本の電極線は、測定ガス室の内側に露出する酸素濃淡電池素子の一方の電極および酸素ポンプ素子の一方の電極と共用化される形で電気的に接続されている。また、残り２本の電極線は、酸素濃淡電池素子の他方の電極、酸素ポンプ素子の他方の電極と各々電気的に接続されている。
【００２０】
ところで、本実施の形態におけるセンサ素子の検査方法では、上記構造を有するセンサ素子１０の状態を後述するようにして検査するものであるが、検査にて正常と判断されたセンサ素子１０は、図１に示すようにアルミナ基板に発熱抵抗体を埋設させた短冊状のヒータ１４と耐熱性セメントを介して接着される。そして、一本の積層体としてのヒータ一体型のセンサ素子として形成され、図示外の空燃比センサに組み込まれる。空燃比センサは、センサ素子１０の検知部１２が排気ガスに曝されるように自動車の排気管に取り付けられ、センサ素子１０を介して排気ガス中の酸素濃度に比例した出力を外部回路に出力する。
【００２１】
次に、図２，図３を参照して、センサ素子１０の生産工程において、センサ素子１０の検査を行う際に使用する検査治具２０について説明する。図２は、検査治具２０を構成する保持治具３０、子パレット５０、および親パレット７０の斜視図である。図３は、固定プローブ４１の先端部分を拡大した部分断面図である。
【００２２】
図２に示すように、検査治具２０は、検査を行うセンサ素子１０を並べて載置可能な子パレット５０と、上部に子パレット５０を搭載可能な親パレット７０と、子パレット５０のセンサ素子１０が載置された側の面に覆い被さるようにして子パレット５０を保持可能な保持治具３０とから構成される。
【００２３】
まず、子パレット５０について説明する。子パレット５０は耐熱性樹脂（例えば、ユニチカ株式会社製のユニレート（登録商標））からなる板状のパレットである。子パレット５０の上面側には長手方向に沿って二本の溝５１，５２が設けられており、子パレット５０の短手方向において、溝５１は短手方向の略中央の位置に、また、溝５２は溝５１と一方の長端との略中央の位置に、それぞれ設けられている。ここで、子パレット５０の短手方向において、溝５２が設けられた側の長端を後端５３とし、これと反対側の長端を前端５４とする。
【００２４】
子パレット５０の上面で、溝５１より前端５４側の上面部分には、子パレット５０の短手方向に長端を沿わせたセンサ素子１０を複数個、長手方向に並べて載置するための位置決め溝６０が列設されている。子パレット５０の上面で、溝５１と溝５２との間の上面部分には、複数の位置決め溝６０にそれぞれ対応した三連のＶ字溝６１が列設されている。子パレット５０上にセンサ素子１０が載置される場合には、Ｖ字溝６１を構成する３つの溝のそれぞれにセンサ素子１０の各電極線１１が嵌るように載置される。すなわち、Ｖ字溝６１側にセンサ素子１０の後端部１３が向けられるので、検知部１２は子パレット５０の前端５４側に向けられる。位置決め溝６０はセンサ素子１０の全長よりも短く構成されており、位置決め溝６０に載置されるセンサ素子１０の検知部１２は、子パレット５０の前端５４よりはみ出した状態となる。
【００２５】
また、子パレット５０の上面で、溝５２より後端５３側の上面部分には、子パレット５０の長手方向に略等間隔に配置された３つの孔５５，５６，５７が、子パレット５０の厚み方向に貫通して穿設されている。孔５６は、子パレット５０の長手方向の略中央に配置され、両端にそれぞれ孔５５，５７が配置されている。孔５６が、後述する保持治具３０に対する位置決めに利用され、孔５５，５７は、後述する親パレット７０に対する位置決めに利用される。さらに、位置決め溝６０の列設方向両端の上面部分は他の部分より一段高くなるように構成されており、後述する保持治具３０に子パレット５０が保持される際に、保持治具３０と子パレット５０との間に若干の隙間が形成されるようになっている。
【００２６】
次に、親パレット７０について説明する。親パレット７０は、例えばコンベア等に固定され、自身が搬送されることで、その上部に搭載する子パレット５０を搬送するためのパレットである。親パレット７０は、例えばアルミ製の板体を基とし、長手方向の長さは子パレット５０の長手方向の長さとほぼ同じに構成され、短手方向の長さは子パレット５０の短手方向の長さより長くなるように構成されている。ここで、親パレット７０はその長手方向に子パレット５０の長手方向を揃えて搭載するが、その際の子パレット５０の後端５３側にあたる親パレット７０の一方の長端を後端７４とし、これと反対側の他方の長端を前端７５とする。
【００２７】
親パレット７０の上面には、子パレット５０の孔５５，５７のそれぞれに係合する２つの突起７２，７３が突設されている。親パレット７０の短手方向の後端７４からは、この突起７２，７３の並び方向と平行するように、案内壁７６が、突起７２，７３の突設方向に立ち上げられている。案内壁７６は、子パレット５０を親パレット７０に搭載させる際に子パレット５０の後端５３に当接するように設けられており、子パレット５０の搭載方向が誤った場合には突起７２，７３が孔５５，５７に係合できないように、子パレット５０の位置決めを補助する。
【００２８】
また、親パレット７０の前端７５には、案内壁７６と同様に立ち上げられた台座壁７７が設けられている。台座壁７７は、その上面が段上に設けられており、後端７４側が前端７５側よりも一段低い支持台部７８となっている。後述するが、子パレット５０上にセンサ素子１０を載置する際に子パレット５０よりはみ出される検知部１２が、支持台部７８に載って支えられる構成となっている。
【００２９】
親パレット７０の長手方向の両端で上面の支持台部７８寄りの位置には、孔７９，８０が、親パレット７０の厚み方向に貫通して穿設されている。親パレット７０は図示外の搬送装置に自身が搬送されることによって、搭載した子パレット５０の搬送を行うが、孔７９，８０により親パレット７０の搬送装置への位置決めが行われる。また、親パレット７０の長手方向の両端には切り欠き状の凹部８１，８２が設けられている。後述するが、凹部８１，８２は、保持治具３０が子パレット５０を保持する際に、保持治具３０の保持部材３５，３６が親パレット７０と干渉しないようにするために凹部形成されている。
【００３０】
次に、保持治具３０について説明する。保持治具３０は、子パレット５０の長手方向の両端を保持部材３５，３６で掴むようにして子パレット５０を保持するための治具である。保持治具３０は鉄製の板体で、長手方向の長さは子パレット５０よりも長く形成されている。保持治具３０の長手方向両端には、その厚み方向に貫通した開口３３，３４が設けられている。保持部材３５，３６はそれぞれ開口３３，３４に係合されており、保持治具３０の長手方向にスライド移動可能となっている。保持部材３５，３６は、保持治具３０の前端３２側から見たときに、エの字またはコの字の形状を有しており、中心の支柱を挟む上下の板間の間隔は、保持治具３０の厚みと子パレット５０の厚みとをあわせた長さと略同等に調整されている。なお、保持治具３０が子パレット５０を保持した際の子パレット５０の後端５３側にあたる保持治具３０の一方の長端を後端３１とし、これと反対側の他方の長端を前端３２とする。
【００３１】
保持治具３０の基となる板体には、その厚み方向に複数の孔が穿設されている。各孔のそれぞれには、ピン形状をなすプローブが、その軸方向が板体の厚み方向となるように係合されている。保持治具３０の前端３２側にて長手方向に一列に並べられたプローブは、固定プローブ４１である。図３に示すように、固定プローブ４１は、ピン状の軸体４５の先端部分が凹部形成されており、凹部内に設けられたバネ４４によって付勢される先端部４３が、固定プローブ４１の軸方向に出退可能に保持されている。また、先端部４３の先端には略球状の当接球４２が設けられている。
【００３２】
図２に示すように、固定プローブ４１は、保持治具３０の子パレット５０に対向する側の面より先端部４３が突設された状態で保持される。各固定プローブ４１が係合される孔は、子パレット５０が保持治具３０に保持された場合に、保持治具３０の厚み方向から見て、子パレット５０の各位置決め溝６０それぞれの略中央の位置に設けられている。すなわち、センサ素子１０が載置された子パレット５０を保持治具３０で保持した際に、センサ素子１０の載置面（位置決め溝６０の底面に対向する側の面）とは反対側の面（載置された際に上方側となる面）に固定プローブ４１の当接球４２が当接する。そして、バネ４４の付勢力によって、固定プローブ４１の先端部４３がセンサ素子１０を位置決め溝６０の底面に押しつけるように押圧することで、センサ素子１０が子パレット５０と固定プローブ４１との間で挟み込まれ、センサ素子１０のそれぞれが各位置決め溝６０に保持固定される。
【００３３】
また、保持治具３０の後端３１側にて長手方向に千鳥足状に配列されたピン形状をなすプローブは、検査プローブ４６である。検査プローブ４６は、固定プローブ４１と同様に、先端部分が出退可能に設けられているが、その先端は、当接球４２とは異なり円錐状に形成されている。これにより、保持治具３０が子パレット５０を保持した際に、子パレット５０の各Ｖ字溝６１の最深部に検査プローブ４６の先端を到達させ、Ｖ字溝６１の内壁と検査プローブ４６の先端との間で電極線１１を挟むことができるので、電極線１１と検査プローブ４６との電気的な接触を確実に行うことができる。検査プローブ４６は、各Ｖ字溝６１に対応してそれぞれ設けられている。なお、図示しないが、各検査プローブ４６にはリード線が接続され、図示外の検査装置に電気的に接続されている。また、検査プローブ４６は保持治具３０の基体に対して絶縁された状態で保持されている。
【００３４】
また、保持治具３０の子パレット５０に対向する側の面で、長手方向の略中央後端３１寄りの位置には、子パレット５０の孔５６に係合するための突起３７が突設されている。保持治具３０によって子パレット５０が保持される際に、突起３７が孔５６に係合することで、両者の位置決めが確実になされる。
【００３５】
このように構成された検査治具２０を利用して行われるセンサ素子１０の検査方法について、以下、図４〜図７を参照して説明する。図４は、親パレット７０に搭載された子パレット５０上にセンサ素子１０を載置する載置工程を示す図である。図５は、センサ素子１０が載置された子パレット５０を保持治具３０で保持する保持工程を示す図である。図６は、センサ素子１０が載置された子パレット５０を保持治具３０で保持した状態で親パレット７０から取り外す工程を示す図である。図７は、検知部１２を加熱炉９０内に挿入して加熱したセンサ素子１０の検査を行う検査工程を示す図である。
【００３６】
図４に示すように、図示外の搬送装置に固定された親パレット７０上に、子パレット５０が搭載される。このとき、親パレット７０の突起７２，７３に子パレット５０の孔５５，５７がそれぞれ係合することによって、親パレット７０に対する子パレット５０の位置決めがなされる。そして、子パレット５０の各位置決め溝６０にあわせてセンサ素子１０が載置される（載置工程）。センサ素子１０の３本の電極線１１が、対応するＶ字溝６１にあわせて載置されることにより、センサ素子１０の載置向きが決められる。また、センサ素子１０の検知部１２が、親パレット７０の支持台部７８に載置されることにより、子パレット５０からはみ出した部分が支えられて、センサ素子１０の位置がずれたりしない。
【００３７】
次に、搬送装置によって子パレット５０を搭載した状態の親パレット７０が搬送され、親パレット７０に搭載された子パレット５０が保持治具３０に対向する位置に移動される（搬送工程）。そして、例えばロボットアーム（図示外）の先端に固定された保持治具３０が、センサ素子１０を覆うように子パレット５０に近接する（図５参照）。このとき、保持治具３０の突起３７が子パレット５０の孔５６に係合し、両者の位置決めがなされる。保持治具３０が子パレット５０に位置決めされると、次に保持部材３５，３６が、保持治具３０の内側に向かってそれぞれスライドされる。すると、保持部材３５，３６の中心の支柱を挟む上下の板の間に保持治具３０の板体と子パレット５０とが挟まれ、子パレット５０は、保持治具３０に保持固定される（保持工程）。このとき、前述したように、子パレット５０上に載置されたセンサ素子１０の載置面とは反対側の面に固定プローブ４１の先端部４３の当接球４２（図３参照）が当接する。センサ素子１０は位置決め溝６０の底面に押しつけるように押圧され、位置決め溝６０に保持固定される。さらに、検査プローブ４６がセンサ素子１０の各電極線１１に電気的に接触し、センサ素子１０は、リード線を介して図示外の検査装置に電気的に接続される。
【００３８】
次いで、図６に示すように、保持治具３０が親パレット７０の板面に対して垂直な方向に移動される。保持治具３０と密着した状態で保持部材３５，３６に挟まれることで保持された子パレット５０が、保持治具３０とともに移動される。すると、子パレット５０の孔５５，５７に係合されていた親パレット７０の突起７２，７３は抜脱され、子パレット５０と親パレット７０とは分離される。また、支持台部７８上に支持されていたセンサ素子１０の検知部１２は、非支持状態となり、子パレット５０と保持治具３０との隙間からはみ出した状態となる。
【００３９】
そして、図７に示すように、図示外のロボットアームにより保持治具３０が所定の軌道に従って移動され、センサ素子１０の検知部１２が加熱炉９０内に挿入される。なお、加熱炉９０内は大気雰囲気となっている。加熱炉９０によって検知部１２が約９００℃に加熱されると、周知のように、センサ素子１０を構成する固体電解層としてのジルコニア製セラミック素子が活性化する。この状態で図示外の検査装置により、検査プローブ４６を介してセンサ素子１０の電極線１１に電気信号の入出力が行われ、その出力（電気的特性）に基づく性能検査が行われる（検査工程）。なお、センサ素子１０の具体的な検査としては、大気雰囲気下での酸素濃淡電池素子から出力される電圧や、大気雰囲気下にて酸素濃淡電池素子の出力が４５０ｍＶとなるように酸素ポンプ素子に流れる電流を制御させたときの電流の大きさ等を検査している。検査後は、再度ロボットアームにより、上記とは逆の手順にて、保持治具３０に保持された子パレット５０が親パレット７０上に搭載され、保持治具３０による保持が解除される。そして、親パレット７０が搬送され、検査の終了したセンサ素子１０が子パレット５０上から回収され、性能的に正常なセンサ素子と異常なセンサ素子とが振り分けられる。その間に、未検査のセンサ素子１０が他の子パレット５０上に載置され、上記同様の工程を経て性能の検査が行われる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態の検査治具２０では、検査を行うセンサ素子１０を載置した子パレット５０を親パレット７０により搬送することができる。そして、保持治具３０により子パレット５０を保持し、親パレット７０から分離する。このとき、子パレット５０上に載置されたセンサ素子１０は、保持治具３０に設けられた固定プローブ４１によって子パレット５０の位置決め溝６０の底面に対して押圧されることで、保持固定される。センサ素子１０の検知部１２は、センサ素子１０が子パレット５０に載置される際にはみ出して載置されており、このはみ出した検知部１２を加熱炉９０内に挿入し、固体電解層を活性化させることで、センサ素子１０の性能の検査を行うことができる。
【００４１】
子パレット５０は、１検査毎に別のものを使用することができ、ある子パレット５０上に載置されたセンサ素子１０に対する検査が行われている間に、他の子パレット５０に未検査のセンサ素子１０を載置することができる。このような工程を連続的に行うことで、生産の効率化を図ることができる。
【００４２】
また、保持治具３０が子パレット５０を保持する際には、子パレット５０上の各センサ素子１０には、保持治具３０の板体が直接接触することはなく、ピン形状をなす固定プローブ４１の先端部が当接する。固定プローブ４１の先端には球状の当接球４２が設けられており、この当接球４２がセンサ素子１０に接触するだけであることから、両者の接触面積は非常に小さく、加熱炉９０によって加熱された状態にあるセンサ素子１０から固定プローブを含む保持治具３０に伝導する熱量は少なく、センサ素子１０の検知部１２の温度ばらつきに起因した検査結果への影響は少ない。また、保持治具３０の移動や保持を、例えばロボットアームによって行えば、加熱炉９０へのセンサ素子１０の検知部１２の挿入を検査者が行わずともよいので、検査者の耐熱対策を施す必要がなく、手間やコストを削減することができる。
【００４３】
また、センサ素子１０を子パレット５０上に載置する際に、親パレット７０に設けた支持台部７８上にセンサ素子１０の検知部１２を乗せ、子パレット５０からはみ出す部分を支持させることができるので、保持治具３０によって子パレット５０が保持されるまでの間にセンサ素子１０を支える必要がない。このため、治具の操作性がよく、複数のセンサ素子１０を一度に検査治具２０にセットすることが可能であり、複数のセンサ素子１０の検査を同時に効率よく容易に行うことができる。また、検査治具２０の１つをなす保持治具３０に備えられるピン形状の固定プローブ４１や検査プローブ４６には市販品を使用することができ、その他の可動部分は保持治具３０の保持部材３５，３６のみとなる。このため、保持治具３０の構造が簡易であり、また、子パレット５０や親パレット７０は削りだし等の加工によって容易に製造できるため、検査治具２０を安価に製造することができる。さらに、検査の自動化を容易に実現できる。
【００４４】
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、本実施の形態のセンサ素子１０は、二層の固体電解質層を用いて形成された空燃比センサ向けのものであるが、一層の固体電解質層を用いて形成される酸素センサ（λセンサ）向けのものや、三層の固体電解質層を用いて形成されるＮＯＸセンサ向けのものであってもよい。
【００４５】
また、本実施の形態では、ヒータ一体型のセンサ素子を製造する際にセンサ素子１０の性能について検査を行ったが、ヒータ一体型のセンサ素子として形成した後に検査治具２０を利用して性能検査を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
窒素酸化物、酸素および炭化水素、あるいは特定のガス濃度などを検知する各種センサの状態の検査を行うための検査治具、およびその検査方法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】センサ素子１０の斜視図である。
【図２】検査治具２０を構成する保持治具３０、子パレット５０、および親パレット７０の斜視図である。
【図３】固定プローブ４１の先端部分を拡大した部分断面図である。
【図４】親パレット７０に搭載された子パレット５０上にセンサ素子１０を載置する載置工程を示す図である。
【図５】センサ素子１０が載置された子パレット５０を保持治具３０で保持する保持工程を示す図である。
【図６】センサ素子１０が載置された子パレット５０を保持治具３０で保持した状態で親パレット７０から取り外す工程を示す図である。
【図７】検知部１２を加熱炉９０内に挿入して加熱したセンサ素子１０の検査を行う検査工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    センサ素子
１１    電極端子
２０    検査治具
３０    保持治具
４１    固定プローブ
４３    先端部
４６    検査プローブ
５０    子パレット
６０    位置決め溝
７０    親パレット
９０    加熱炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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