特許 7574239 ガスセンサの加締め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】ガスセンサの加締め装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 39/00 20060101AFI20241021BHJP

【ＦＩ】

B21D39/00 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022052826

(22)【出願日】2022-03-29

(65)【公開番号】P2023145913

(43)【公開日】2023-10-12

【審査請求日】2023-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】江川 浩二

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１１１５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－００７９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００５９３７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１７３２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３２３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に沿って延びるガスセンサの軸回りに配置され、前記ガスセンサを加締めるための複数の加締め治具と、前記軸方向に沿って移動することで、複数の前記加締め治具を前記ガスセンサに押圧させる押圧治具とを備えるガスセンサの加締め装置であって、
前記押圧治具には、前記ガスセンサ及び複数の前記加締め治具を収容する穴が形成され、
前記穴を形成する前記押圧治具の内壁面は、複数の前記加締め治具の各々を前記ガスセンサに押圧するために、前記ガスセンサの軸線に対して傾斜する複数の第１傾斜平面を有し、
複数の前記加締め治具の各々は、複数の前記第１傾斜平面のうち、対応する第１傾斜平面と面接触する第２傾斜平面を有する、ガスセンサの加締め装置。

【請求項2】

請求項１記載のガスセンサの加締め装置において、
複数の前記第１傾斜平面は、前記押圧治具の内部に進む程、前記ガスセンサに近づく傾斜面である、ガスセンサの加締め装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載のガスセンサの加締め装置において、
複数の前記加締め治具の各々の前記第２傾斜平面には、グリース溜りが設けられている、ガスセンサの加締め装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のガスセンサの加締め装置において、
複数の前記第１傾斜平面は、前記ガスセンサの軸回りに等間隔に配置され、
複数の加締め治具の各々は、前記第２傾斜平面が対応する前記第１傾斜平面と面接触するように、前記ガスセンサの軸回りに等間隔で配置されている、ガスセンサの加締め装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサの加締め装置において、
複数の前記加締め治具が前記ガスセンサから離間するように、複数の前記加締め治具を付勢する複数のバネ部材をさらに備える、ガスセンサの加締め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスセンサの加締め装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ガスセンサの加締め装置が開示されている。加締め装置は、ガスセンサを該ガスセンサの径方向内側に加締める。具体的には、加締め装置は、押圧治具と複数の加締め治具とを備える。押圧治具には、ガスセンサ及び複数の加締め治具を収容する穴が形成されている。穴を形成する押圧治具の内壁面は、ガスセンサの軸線に対してテーパ状（円錐状）に傾斜している。

【0003】

この加締め装置は、下記の方法によって、ガスセンサを加締める。先ず、ガスセンサの軸回りに複数の加締め治具を配置する。次に、ガスセンサの軸方向に沿って押圧治具を相対的に移動させることで、ガスセンサを押圧治具に挿入させると共に、押圧治具の内壁面を複数の加締め治具の背面に当接させる。次に、ガスセンサの軸方向に沿って押圧治具をさらに移動させることで、複数の加締め治具をガスセンサに押圧させる。これにより、ガスセンサは、該ガスセンサの径方向内側に加締められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５８１０１２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように、押圧治具の内壁面は、ガスセンサの軸線に対してテーパ状（円錐状）に傾斜している。そのため、押圧治具の内壁面の曲率半径は、ガスセンサの軸方向に沿って変化している。具体的には、内壁面は、ガスセンサ及び加締め治具に近づく程、曲率半径が大きくなる。従って、押圧治具の内壁面のうち、ガスセンサ及び加締め治具に近接する開口端（ガスセンサが挿入される入口部分）の曲率半径が最も大きい。

【0006】

これに対して、複数の加締め治具の各々の背面は、押圧治具の内壁面との接触面であり、押圧治具の内壁面に対応してテーパ状に形成されている。加締め治具の背面は、開口端の曲率半径と略同じ曲率半径を有する。

【0007】

そのため、ガスセンサを加締めるときに、押圧治具がガスセンサに向かって移動する程、加締め治具と押圧治具の内壁面との接触面積が小さくなる。この結果、ガスセンサの軸方向に沿った複数の加締め治具の各々と押圧治具との接触位置が互いに異なると、加締め荷重がばらつく。また、複数の加締め治具の製造ばらつきによって、ガスセンサの軸方向に沿った複数の加締め治具の各々と押圧治具との接触位置が異なる場合でも、加締め荷重がばらつく。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の態様は、軸方向に沿って延びるガスセンサの軸回りに配置され、前記ガスセンサを加締めるための複数の加締め治具と、前記軸方向に沿って移動することで、複数の前記加締め治具を前記ガスセンサに押圧させる押圧治具とを備えるガスセンサの加締め装置であって、前記押圧治具には、前記ガスセンサ及び複数の前記加締め治具を収容する穴が形成され、前記穴を形成する前記押圧治具の内壁面は、複数の前記加締め治具の各々を前記ガスセンサに押圧するために、前記ガスセンサの軸線に対して傾斜する複数の第１傾斜平面を有し、複数の前記加締め治具の各々は、複数の前記第１傾斜平面のうち、対応する第１傾斜平面と面接触する第２傾斜平面を有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、複数の加締め治具の各々の第２傾斜平面が、対応する第１傾斜平面と面接触する。これにより、第１傾斜平面に沿って加締め治具が摺動する場合、第１傾斜平面の全面にわたって、該第１傾斜平面と第２傾斜平面とがスムーズに面接触する。この結果、加締め荷重のばらつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、加締め装置の断面図である。

【図2】図２は、押圧治具と複数の加締め治具との平面図である。

【図3】図３は、加締め治具の拡大平面図である。

【図4】図４は、加締め治具の背面図である。

【図5】図５は、加締め装置の動作を示す断面図である。

【図6】図６は、加締め装置の動作を示す断面図である。

【図7】図７は、加締め装置の動作を示す断面図である。

【図8】図８は、加締め装置の動作を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本実施形態に係るガスセンサの加締め装置１０の断面図である。以下の説明では、「ガスセンサの加締め装置１０」を「加締め装置１０」と呼称する。

【0013】

ガスセンサ１２は、例えば、被測定ガスのうち、特定ガスのガス濃度を測定するガスセンサである。ガスセンサ１２は、筒状体１４と、センサ素子（不図示）と、コネクタ（不図示）と、グロメット１６と、リード線１８とを有する。

【0014】

筒状体１４は、所定方向に延びている。図１では、筒状体１４は、上下方向に延びている。筒状体１４の軸方向がガスセンサ１２の軸方向である。筒状体１４の外周面には、スクリューナット２０が取り付けられている。センサ素子及びコネクタは、筒状体１４の内部に配置されている。コネクタは、センサ素子と接続されている。グロメット１６は、ゴム等の弾性体である。グロメット１６は、筒状体１４の基端部２２に取り付けられている。リード線１８は、コネクタに接続されている。リード線１８は、グロメット１６に形成された貫通孔（不図示）を挿通し、外部に引き出されている。

【0015】

筒状体１４の基端部２２及びグロメット１６は、加締め装置１０によって、筒状体１４の径方向内側に加締められる。加締められた基端部２２及びグロメット１６は、加締め部２４を構成する。加締め部２４は、側面視で、凹凸状に形成されている。加締め部２４が形成されることで、筒状体１４の内部が封止される。なお、ガスセンサ１２において、加締め部２４が形成される箇所がガスセンサ１２の基端部となる。また、ガスセンサ１２において、基端部（加締め部２４）とは反対側の箇所がガスセンサ１２の先端部となる。

【0016】

加締め装置１０は、駆動源（不図示）と、連結プレート２６と、ベースプレート２８と、複数の連結ロッド３０と、第１ガイド３２と、押圧治具３４と、第２ガイド３６と、複数の加締め治具３８と、複数のバネ部材４０とを備える。加締め装置１０は、ガスセンサ１２を加締めるときに、ガスセンサ１２の中心軸４２（軸、軸線）と加締め装置１０の中心軸４４とが略同軸となるように設けられている。

【0017】

駆動源は、例えば、シリンダである。シリンダのロッドは、中心軸４４（中心軸４２）と略同軸に延びている。シリンダのロッドは、連結プレート２６に連結されている。連結プレート２６は、中心軸４４に直交する板状部材である。連結プレート２６は、中心軸４４と略同軸に配置されている。

【0018】

ベースプレート２８は、連結プレート２６とガスセンサ１２との間に配置されている。ベースプレート２８は、中心軸４４に直交する板状部材である。ベースプレート２８は、中心軸４４と略同軸に配置されている。

【0019】

複数の連結ロッド３０の各々は、連結プレート２６のうち、ベースプレート２８に向かう合う平面に連結されている。複数の連結ロッド３０の各々は、連結プレート２６の平面のうち、外周部分に連結されている。複数の連結ロッド３０の各々は、連結プレート２６から中心軸４４に沿って延びている。複数の連結ロッド３０は、ベースプレート２８に形成された複数の貫通孔４６を挿通している。

【0020】

第１ガイド３２は、円筒状の部材である。第１ガイド３２の内側には、ガスセンサ１２が挿入可能な大きさの貫通孔４８が形成されている。第１ガイド３２は、ベースプレート２８のうち、ガスセンサ１２に向かい合う平面に配置されている。第１ガイド３２は、中心軸４４と略同軸に、ベースプレート２８に配置されている。

【0021】

押圧治具３４は、テーパ状（円錐状）の治具である。押圧治具３４の内側には、ガスセンサ１２及び複数の加締め治具３８を収容可能な大きさの穴５０が形成されている。押圧治具３４は、穴５０と第１ガイド３２の外周面とが嵌合することにより、中心軸４４と略同軸に配置される。すなわち、穴５０は、中心軸４４と略同軸に位置する。押圧治具３４には、複数の連結ロッド３０が連結されている。

【0022】

押圧治具３４は、第１ガイド３２の外周面に沿って摺動可能である。具体的には、穴５０を形成する押圧治具３４の内壁面５２は、テーパ面５４とストレート面５６とを有する。

【0023】

ストレート面５６は、内壁面５２のうち、ベースプレート２８に近接する部分に形成されている。ストレート面５６は、中心軸４４に沿って延びている。ストレート面５６の曲率半径（内径）は、中心軸４４に沿って、略一定の曲率半径である。ストレート面５６は、第１ガイド３２の外周面に接触している。すなわち、ストレート面５６の内径は、第１ガイド３２の外径と略同じである。

【0024】

テーパ面５４は、内壁面５２のうち、ガスセンサ１２に近接する部分に形成されている。テーパ面５４は、ストレート面５６に連結されている。テーパ面５４は、中心軸４４に沿って、曲率半径が変化している。具体的には、テーパ面５４は、ストレート面５６から中心軸４４に沿ってガスセンサ１２に近づく程、曲率半径が大きくなる。従って、テーパ面５４のうち、ガスセンサ１２に近接する押圧治具３４の開口端５８の箇所での曲率半径が最も大きい。

【0025】

テーパ面５４には、中心軸４４に対して傾斜する複数の第１傾斜平面６０が形成されている（図１及び図２参照）。複数の第１傾斜平面６０は、テーパ面５４において、複数の加締め治具３８の数だけ形成されている。複数の第１傾斜平面６０は、テーパ面５４において、中心軸４４回りに所定角度間隔（等間隔）で形成されている。複数の第１傾斜平面６０の各々は、押圧治具３４の開口端５８からストレート面５６にかけて形成されている。

【0026】

第２ガイド３６は、円筒状の部材である。第２ガイド３６の内側には、ガスセンサ１２を挿通可能な大きさの貫通孔６２が形成されている。第２ガイド３６は、複数のネジ部材６４によって第１ガイド３２に固定されている。第２ガイド３６は、中心軸４４と略同軸に配置されている。第２ガイド３６には、貫通孔６２に連通する複数のガイド孔６６が形成されている。複数のガイド孔６６は、第２ガイド３６において、中心軸４４と直交する方向（径方向）に形成されている。複数のガイド孔６６は、中心軸４４回りに所定角度間隔（等間隔）で形成されている。第２ガイド３６の外周面のうち、ガイド孔６６の上方の箇所には、凹部６８が形成されている。

【0027】

複数の加締め治具３８は、押圧治具３４の内側において、テーパ面５４と第２ガイド３６との間に収容されるように配置されている。複数の加締め治具３８は、中心軸４４回りに所定角度間隔（等間隔）で配置されている（図２参照）。すなわち、複数の加締め治具３８の各々は、複数の第１傾斜平面６０のうち、対応する第１傾斜平面６０と第２ガイド３６との間に配置されている。

【0028】

具体的には、複数の加締め治具３８の各々は、基端部７０と、延出部７２と、２つの爪部７４、７６とを有する。基端部７０は、第１傾斜平面６０と面接触する第２傾斜平面７８を有する。第２傾斜平面７８には、グリース溜り８０が設けられている。グリース溜り８０には、グリース（不図示）が供給されている。延出部７２は、基端部７０から中心軸４４に向かって延びている。延出部７２は、複数のガイド孔６６のうち、対応するガイド孔６６に挿入される。

【0029】

２つの爪部７４、７６は、延出部７２の先端に形成されている。２つの爪部７４、７６は、延出部７２の先端において、中心軸４４に沿って、所定の間隔を空けて設けられている。一方の爪部７６は、中心軸４４に沿って、他方の爪部７４よりもガスセンサ１２に近接している。なお、一方の爪部７６は、他方の爪部７４よりも、中心軸４４に向かって僅かに突出していることが望ましい。

【0030】

複数のバネ部材４０の各々は、複数の加締め治具３８のうち、対応する加締め治具３８の基端部７０と、第２ガイド３６の複数の凹部６８のうち、対応する凹部６８との間に介挿される。複数のバネ部材４０の各々は、対応する加締め治具３８が中心軸４４から離間するように、当該加締め治具３８を付勢する。

【0031】

図２～図４は、複数の加締め治具３８の構成を図示している。図２に示すように、加締め装置１０（図１参照）は、８つの加締め治具３８を備える。押圧治具３４は、８つの第１傾斜平面６０を有する。８つの第１傾斜平面６０は、中心軸４４回りに４５°間隔で形成されている。従って、８つの加締め治具３８は、中心軸４４回りに４５°間隔で配置されている。

【0032】

なお、図２に示す加締め治具３８の数は一例である。加締め装置１０では、２つ以上の加締め治具３８が、中心軸４４回りに等間隔で配置されても良い。例えば、４つ又は５つの加締め治具３８が、中心軸４４回りに、等間隔で配置されても良い。

【0033】

図３に示すように、加締め治具３８の２つの爪部７４、７６は、平面視で、円弧状に形成されている。これにより、２つの爪部７４、７６の各々は、ガスセンサ１２の筒状体１４（図１参照）に面接触することが可能となる。

【0034】

図４に示すように、グリース溜り８０は、第２傾斜平面７８に設けられた矩形状のスリットである。

【0035】

次に、加締め装置１０によるガスセンサ１２の加締め方法について、図１及び図５～図８を参照しながら説明する。

【0036】

先ず、図５に示すように、加締め装置１０の上方にガスセンサ１２を配置する。この場合、ガスセンサ１２の中心軸４２と加締め装置１０の中心軸４４とが略同軸となるように、ガスセンサ１２の先端部と、第２ガイド３６の貫通孔６２と向かい合わせる。

【0037】

次に、図６に示すように、ガスセンサ１２を中心軸４２（中心軸４４）に沿って、矢印Ａ方向に、第１ガイド３２の内側に挿入する。この場合、筒状体１４の基端部２２と複数の加締め治具３８の各々の２つの爪部７４、７６とが向かい合うように、ガスセンサ１２を第１ガイド３２の内側に挿入する。なお、加締め装置１０では、引き込み機構（不図示）を用いて、ガスセンサ１２のスクリューナット２０を掴み、第１ガイド３２の内側の所定位置にまでガスセンサ１２を引き込むことで、ガスセンサ１２を第１ガイド３２の内側に挿入することも可能である。

【0038】

次に、図７に示すように、駆動源を駆動させ、連結プレート２６をガスセンサ１２に向けて、矢印Ｂ方向に移動（上昇）させる。上記のように、押圧治具３４は、複数の連結ロッド３０を介して、連結プレート２６に連結されている。そのため、押圧治具３４は、連結プレート２６の上昇に伴い、第１ガイド３２の外周面に沿って、矢印Ｂ方向に摺動（上昇）する。

【0039】

複数の加締め治具３８の各々の第２傾斜平面７８は、押圧治具３４の第１傾斜平面６０と面接触している。押圧治具３４の上昇によって、複数の加締め治具３８の各々の基端部７０は、対応する第１傾斜平面６０を摺動する。具体的には、基端部７０は、押圧治具３４の上昇に伴い、ストレート面５６に向かって下降するように、第１傾斜平面６０を摺動する。この結果、基端部７０に連結されている延出部７２は、バネ部材４０の付勢力に抗して、筒状体１４の基端部２２に向かって矢印Ｃ方向に移動する。

【0040】

押圧治具３４がさらに上昇すると、複数の加締め治具３８の各々の２つの爪部７４、７６は、筒状体１４の基端部２２に当接する。２つの爪部７４、７６は、筒状体１４の基端部２２及びグロメット１６を該筒状体１４の径方向内側に押圧する。これにより、筒状体１４の基端部２２及びグロメット１６が加締められ、加締め部２４が形成される。この結果、ガスセンサ１２の内部が気密状態となる。なお、爪部７６が爪部７４よりも中心軸４４に向かって突出している場合、加締め部２４のうち、爪部７６によって押圧される部分は、爪部７４によって押圧される部分よりも、筒状体１４の径方向内側に加締められる。

【0041】

加締め部２４が形成された後、図８に示すように、駆動源を駆動させ、矢印Ｄ方向に連結プレート２６を下降させる。押圧治具３４は、複数の連結ロッド３０を介して連結プレート２６に連結されているので、第１ガイド３２の外周面に沿って矢印Ｄ方向に摺動（下降）する。

【0042】

押圧治具３４の下降に伴い、複数の加締め治具３８の各々の基端部７０は、第１傾斜平面６０に沿って摺動する。具体的には、基端部７０は、押圧治具３４の下降に伴い、開口端５８に近づくように、第１傾斜平面６０を摺動する。この場合、基端部７０には、バネ部材４０によって、中心軸４４から離間するような付勢力が作用している。従って、基端部７０に連結されている延出部７２は、基端部７０の摺動とバネ部材４０の付勢力とによって、筒状体１４から矢印Ｅ方向に離間する。これにより、ガスセンサ１２の加締め部２４は、２つの爪部７４、７６による押圧状態から解放される。

【0043】

押圧治具３４がさらに下降すると、複数の加締め治具３８の各々の基端部７０は、第１傾斜平面６０の開口端５８の近傍にまで摺動する。これにより、２つの爪部７４、７６は、ガイド孔６６まで後退する。

【0044】

次に、図１に示すように、ガスセンサ１２を矢印Ｆ方向に上昇させ、加締め装置１０からガスセンサ１２を取り出す。

【0045】

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

【0046】

上記の実施形態から把握し得る発明について、以下に記載する。

【0047】

本発明の態様は、軸方向に沿って延びるガスセンサ（１２）の軸回りに配置され、前記ガスセンサを加締めるための複数の加締め治具（３８）と、前記軸方向に沿って移動することで、複数の前記加締め治具を前記ガスセンサに押圧させる押圧治具（３４）とを備えるガスセンサの加締め装置（１０）であって、前記押圧治具には、前記ガスセンサ及び複数の前記加締め治具を収容する穴（５０）が形成され、前記穴を形成する前記押圧治具の内壁面（５２）は、複数の前記加締め治具の各々を前記ガスセンサに押圧するために、前記ガスセンサの軸線（４２）に対して傾斜する複数の第１傾斜平面（６０）を有し、複数の前記加締め治具の各々は、複数の前記第１傾斜平面のうち、対応する第１傾斜平面と面接触する第２傾斜平面（７８）を有する。

【0048】

本発明では、複数の加締め治具の各々の第２傾斜平面が、対応する第１傾斜平面と面接触する。これにより、第１傾斜平面に沿って加締め治具が摺動する場合、第１傾斜平面の全面にわたって、該第１傾斜平面と第２傾斜平面とがスムーズに面接触する。この結果、加締め荷重のばらつきを低減することができる。

【0049】

本発明の態様において、複数の前記第１傾斜平面は、前記押圧治具の内部に進む程、前記ガスセンサに近づく傾斜面である。

【0050】

これにより、加締め荷重のばらつきを一層抑えることができると共に、ガスセンサを精度良く加締めることができる。

【0051】

本発明の態様において、複数の前記加締め治具の各々の前記第２傾斜平面には、グリース溜り（８０）が設けられている。

【0052】

これにより、グリース溜りから第１傾斜平面及び第２傾斜平面にグリースを好適に供給することが可能となるので、第１傾斜平面と第２傾斜平面との摺動が良好となる。この結果、押圧治具及び加締め治具の摩耗と、第１傾斜平面及び第２傾斜平面での摺動荷重とに起因する加締め荷重のばらつきを低減することができる。

【0053】

本発明の態様において、複数の前記第１傾斜平面は、前記ガスセンサの軸回りに等間隔に配置され、複数の加締め治具の各々は、前記第２傾斜平面が対応する前記第１傾斜平面と面接触するように、前記ガスセンサの軸回りに等間隔で配置されている。

【0054】

これにより、複数の加締め治具の間で、ガスセンサに対する加締め治具の接触位置と、ガスセンサに対する加締め治具の接触摩擦力とを略同等にすることができる。この結果、加締め荷重のばらつきを一層低減することができる。

【0055】

本発明の態様において、前記加締め装置は、複数の前記加締め治具が前記ガスセンサから離間するように、複数の前記加締め治具を付勢する複数のバネ部材（４０）をさらに備える。

【0056】

これにより、ガスセンサの加締め後、加締め治具をガスセンサから速やかに離間させることができる。

【符号の説明】

【0057】

１０…加締め装置（ガスセンサの加締め装置）
１２…ガスセンサ
３４…押圧治具
３８…加締め治具
４２…中心軸（軸線）
５０…穴
５２…内壁面
６０…第１傾斜平面
７８…第２傾斜平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】