測定装置および測定方法
【課題】筒体内でのコイル状の導電体の偏心状態を正確で、しかも低コストで測定し得る測定装置を提供する。
【解決手段】直線状の金属チューブ２内にその筒長方向に沿って配設されたコイル状の発熱コイル３を備えたグロープラグ１における発熱コイル３の金属チューブ２の軸線Ｌに対する偏心状態を測定する測定装置Ｍであって、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界Ｆを印加する磁界印加部１２と、発熱コイル３のインピーダンスＺを測定するインピーダンス測定部１３と、磁界印加部１２によるグロープラグ１に対する磁界Ｆの印加状態においてインピーダンス測定部１３によって測定されたラジアル方向毎のインピーダンスＺに基づいて偏心状態を測定する処理部１４とを備えている。
【解決手段】直線状の金属チューブ２内にその筒長方向に沿って配設されたコイル状の発熱コイル３を備えたグロープラグ１における発熱コイル３の金属チューブ２の軸線Ｌに対する偏心状態を測定する測定装置Ｍであって、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界Ｆを印加する磁界印加部１２と、発熱コイル３のインピーダンスＺを測定するインピーダンス測定部１３と、磁界印加部１２によるグロープラグ１に対する磁界Ｆの印加状態においてインピーダンス測定部１３によって測定されたラジアル方向毎のインピーダンスＺに基づいて偏心状態を測定する処理部１４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電材料を用いて直線状に形成された筒体内に筒長方向に沿ってコイル状の導電体が配設された測定対象体におけるその導電体の筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定装置および測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の測定対象体の一例として、下記の特許文献１などに開示されているように、ディーゼルエンジンに使用されるグロープラグが存在する。この種のグロープラグ１は、一般的に、図７に示すように、先端が閉鎖された金属チューブ（筒体）２と、金属チューブ２内に配設された発熱コイル３（コイル状の導電体）と、金属チューブ２の開口された端部にシール４を介して装着された中心電極５と、金属チューブ２内に充填された絶縁粉末６とを備えている。この場合、発熱コイル３は、その一端が金属チューブ２における先端内面に接続され、かつその他端が中心電極５に接続された状態で、金属チューブ２の筒長方向に沿って配設されている。このグロープラグ１では、金属チューブ２、発熱コイル３および中心電極５の経路に電流を供給することによって発熱コイル３が発熱する。
【特許文献１】特許第２９４９３６２号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のグロープラグ１では、発熱コイル３が発熱時に膨張して曲がり（偏心し）、図８に示すように、その一部が金属チューブ２に接近する現象が発生することがある。このため、このグロープラグ１は、この現象の発生時に、曲がった発熱コイル３が金属チューブ２と接触（短絡）しないように、図７に示すように、発熱コイル３が金属チューブ２の軸線Ｌ上に位置するように製造されている。
【０００４】
しかしながら、発熱コイル３の金属チューブ２内への装着工程において、誤って発熱コイル３が金属チューブ２の軸線Ｌ上からずれて配置されていたり、また当初は金属チューブ２の軸線Ｌ上に配置されていた発熱コイル３が、一例としてその後に行われる金属チューブ２内への絶縁粉末６の充填工程において、絶縁粉末６からの圧力を受けて金属チューブ２の軸線Ｌ上からずれることがある。このため、このようなグロープラグ１（製作時において既に発熱コイル３が図８に示す状態のように軸線Ｌ上からずれているグロープラグ）では、使用状態（発熱状態）において、発熱コイル３の膨張による曲がり方向（偏心方向）が、製造時における発熱コイル３のずれ方向と一致したときには、発熱コイル３の軸線Ｌからの全ずれ量（全偏心量）が多くなる結果、軸線Ｌからずれた（偏心した）発熱コイル３が図９に示すように金属チューブ２と接触（短絡）することがある。この接触状態（短絡状態）では、発熱コイル３のコイル長が実質的に短くなるため、このグロープラグ１には、供給電流を一定として駆動する条件下では、発熱量が低下するという課題が存在している。
【０００５】
このため、発熱時に発熱コイル３と金属チューブ２とが接触（短絡）するおそれのあるグロープラグ１であるか否かを検査する必要がある。この検査の方法としては、第１に、発熱状態において発熱コイル３および金属チューブ２が接触したときには発熱コイル３と金属チューブ２との間の抵抗値が減少することに着目して、グロープラグ１を実際に発熱させると共に発熱状態における発熱コイル３と金属チューブ２との間の抵抗値を測定し、測定した抵抗値と基準値（発熱状態のときに発熱コイル３と金属チューブ２とが接触しない製品（良品）についての発熱コイル３と金属チューブ２との間の抵抗値）とを比較する検査方法が考えられる。しかしながら、発熱コイル３の抵抗値はそもそも小さいため、発熱コイル３が金属チューブ２と接触しない状態での発熱コイル３の抵抗値と、接触した状態での発熱コイル３の抵抗値との差も小さいことから、この第１の検査方法では、測定したこの両抵抗値の差が、接触に起因する差なのか、測定上の誤差による差なのかを判別し難いため、発熱時に発熱コイル３と金属チューブ２とが接触（短絡）するおそれのあるグロープラグ１であるか否かを正確に検査することが困難となっている。
【０００６】
また、第２の検査方法として、金属チューブ２内の発熱コイル３の状態をＸ線スキャナで検査し、この検査結果を表示装置に表示させることで、発熱コイル３の状態を直接検査する検査方法が考えられる。この第２の検査方法によれば、金属チューブ２内での発熱コイル３の曲がり具合（偏心状態）を直接測定することができるため、グロープラグ１を発熱させることなく、発熱時における発熱コイル３と金属チューブ２との接触（短絡）のおそれの有無を検査することが可能である。しかしながら、Ｘ線スキャナの使用によって測定コストが高価になるため、検査コストも高価になるという課題が存在している。このため、金属チューブ２（筒体）内での発熱コイル３（コイル状の導電体）の曲がり具合（偏心状態）を正確に、かつ低コストで測定し得る測定装置の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、筒体内でのコイル状の導電体の偏心状態を正確で、しかも低コストで測定し得る測定装置および測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定装置であって、前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加する磁界印加部と、前記導電体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記磁界印加部による前記測定対象体に対する前記磁界の印加状態において前記インピーダンス測定部によって測定された前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する処理部とを備えている。
【０００９】
また、請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および当該磁界発生部を当該仮想円上で移動させる移動部を備えている。
【００１０】
また、請求項３記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配設された複数の磁界発生部を備え、当該複数の磁界発生部は、前記磁界を順次発生する。
【００１１】
また、請求項４記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる回転部を備えている。
【００１２】
また、請求項５記載の測定装置は、請求項１から４のいずれかに記載の測定装置において、前記処理部は、前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する。
【００１３】
また、請求項６記載の測定装置は、請求項１から５のいずれかに記載の測定装置において、前記複数のラジアル方向は、前記軸線を中心として等角度間隔で規定されている。
【００１４】
また、上記目的を達成すべく請求項７記載の測定方法は、直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定方法であって、前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加しつつ、当該ラジアル方向毎の前記導電体のインピーダンスを測定し、当該測定したラジアル方向毎のインピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する。
【００１５】
また、請求項８記載の測定方法は、請求項７記載の測定方法において、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部を当該仮想円上で移動させる。
【００１６】
また、請求項９記載の測定方法は、請求項７記載の測定方法において、前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配置した複数の磁界発生部を順次作動させて前記磁界を発生させる。
【００１７】
また、請求項１０記載の測定方法は、請求項７記載の測定方法において、前記軸線を中心とした仮想円上に前記磁界を発生する１つの磁界発生部を配置した状態において、前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる。
【００１８】
また、請求項１１記載の測定方法は、請求項７から１０のいずれかに記載の測定方法において、前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する。
【００１９】
また、請求項１２記載の測定方法は、請求項７から１１のいずれかに記載の測定方法において、前記軸線を中心として等角度間隔で規定された前記複数のラジアル方向から当該磁界を印加する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の測定装置および請求項７記載の測定方法では、直線状の筒体内に筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体に対して筒体の軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加しつつ、ラジアル方向毎の導電体のインピーダンスを測定し、測定したラジアル方向毎のインピーダンスに基づいて導電体の偏心状態を測定する。したがって、この測定装置によれば、導電体の発熱状態における抵抗値を測定する構成と比較して、筒体内での導電体の偏心状態を正確に測定することができる。また、Ｘ線スキャナを使用しないため、低コストで導電体の偏心状態を測定することができる。
【００２１】
請求項２記載の測定装置および請求項８記載の測定方法によれば、軸線を中心とした仮想円上に配設されて磁界を発生する１つの磁界発生部をこの仮想円上で移動させるようにしたことにより、磁界発生部の数を最小限に抑制しつつ、複数のラジアル方向から一定の磁界を測定対象体に印加することができる。
【００２２】
請求項３記載の測定装置および請求項９記載の測定方法によれば、軸線を中心とした仮想円上における各ラジアル方向に対応する位置に配置した複数の磁界発生部を順次作動させて磁界を発生させることにより、磁界発生部の数は増加するものの、可動する機械的構成を省くことができるため、装置全体の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
請求項４記載の測定装置および請求項１０記載の測定方法によれば、軸線を中心とした仮想円上に磁界を発生する１つの磁界発生部を配置した状態において、軸線を中心に測定対象体を回転させることにより、磁界発生部を仮想円上で移動させる必要がなくなるため、検査装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００２４】
請求項５記載の測定装置および請求項１１記載の測定方法によれば、ラジアル方向毎のインピーダンスのばらつき度合いに基づいて偏心状態を測定することにより、仕様（ターン数や抵抗値）の異なる導電体を備えた測定対象体における導電体の偏心状態を共通の閾値に基づいて正確に測定することができる。
【００２５】
請求項６記載の測定装置および請求項１２記載の測定方法によれば、軸線を中心として等角度間隔で規定された複数のラジアル方向から磁界を印加することにより、導電体がいずれの方向に偏心したとしてもその偏心状態を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る測定装置および測定方法の最良の形態について、一例として本願発明における測定対象体の一例であるグロープラグの検査装置に適用した例について説明する。
【００２７】
最初に、グロープラグ１について図７を参照して説明する。グロープラグ１は、先端（同図中における右端）が閉鎖された金属チューブ（本発明における直線状の筒体）２と、金属チューブ２内にその筒体の筒長方向に沿って配設された発熱コイル（本発明におけるコイル状の導電体）３と、金属チューブ２の開口された端部（同図中の左端）にシール４を介して装着された中心電極５と、金属チューブ２内に充填された絶縁粉末６とを備えて構成されている。
【００２８】
次に、検査装置１１について、図面を参照して説明する。
【００２９】
検査装置１１は、図１に示すように、磁界印加部１２、インピーダンス測定部１３、処理部１４および出力部１５を備えている。この検査装置１１では、磁界印加部１２、インピーダンス測定部１３および処理部１４が、本発明に係る測定装置Ｍを構成して、グロープラグ１における金属チューブ２の軸線Ｌに対する発熱コイル３の偏心状態を測定し、さらに処理部１４が、測定された偏心状態に基づいてグロープラグ１の良否を検査する。
【００３０】
磁界印加部１２は、１つの磁界発生部２１および移動部２２を備えている。本例では一例として、磁界発生部２１は一定の磁界（変化しない磁界）Ｆを発生する磁石（永久磁石または電磁石）を用いて構成されて、図２に示すように、グロープラグ１の軸線Ｌを中心とした仮想円Ａ上に配設されている。一例として、磁界発生部２１は、図１，２に示すように、厚み方向に分極した直方体状の永久磁石で構成されると共に、金属チューブ２の軸線Ｌに対して平行に配設されて、グロープラグ１全体に亘ってその近傍における磁束の向きが、図１，２に示すように、グロープラグ１に対して（金属チューブ２の軸線Ｌに対して）直交する状態となる磁界Ｆを発生する。移動部２２は、一例として、一端が磁界発生部２１に連結されたアーム２２ａと、出力軸（不図示）の軸線が軸線Ｌ上に位置するように配設されると共にこの出力軸がアーム２２ａの他端に連結されて、アーム２２ａを介して磁界発生部２１を仮想円Ａ上で移動させるモータ２２ｂとを備えている。この構成により、磁界印加部１２は、移動部２２によって仮想円Ａ上を移動させられる磁界発生部２１から、グロープラグ１に対して、軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向（軸線Ｌに直交する方向）から一定の磁界Ｆを印加可能となっている。
【００３１】
インピーダンス測定部１３は、一例として一つのプローブ１３ａ，１３ａを備え、これらのプローブ１３ａ，１３ａを介してグロープラグ１の金属チューブ２と中心電極５とに接続されて、２端子法で金属チューブ２と中心電極５との間に接続されている発熱コイル３のインピーダンスＺを測定して出力する。処理部１４は、例えばＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、グロープラグ１に対する検査処理を実行する。具体的には、処理部１４は、上記したように、磁界印加部１２およびインピーダンス測定部１３と共に本発明に係る測定装置Ｍを構成してグロープラグ１における発熱コイル３の金属チューブ２の軸線Ｌに対する偏心状態を測定する測定処理を検査処理の一部として実行する。また、処理部１４は、測定処理での測定結果とメモリに予め記憶されている閾値とに基づいて、グロープラグ１の良否を判別する判別処理を検査処理の一部として実行する。また、本例では、測定処理で実行される後述の方法によって良品であると判別された複数のグロープラグ１についてのばらつき度合い（本例では標準偏差）を予め算出し、算出したすべての標準偏差の最大値が閾値として予め記憶されている。出力部１５は、一例として表示装置で構成されて、処理部１４が実行した検査処理の結果を出力（表示）する。
【００３２】
続いて、検査装置１１によるグロープラグ１の検査動作について、図３を参照して説明する。なお、グロープラグ１は、図１に示すようにその軸線Ｌがモータ２２ｂの出力軸の軸線と一致する検査位置に予め配設されているものとする。
【００３３】
検査装置１１の作動状態において、インピーダンス測定部１３は、発熱コイル３のインピーダンスＺを繰り返し測定して出力している。また、磁界発生部２１は一定の磁界Ｆを発生している。処理部１４は、この状態において、グロープラグ１に対する検査処理を開始する。この検査処理では、処理部１４は、まず、本発明に係る測定方法に基づく測定処理、すなわちグロープラグ１に対してその軸線Ｌと直交する複数の印加方向から一定の磁界Ｆを印加しつつ、その印加方向毎の発熱コイル３のインピーダンスＺを測定する測定処理を実行する。この測定処理では、処理部１４は、まず、移動部２２のモータ２２ｂを作動させて、磁界発生部２１を図２に示す０°の位置（初期位置）に移動させる（ステップ５１）。これにより、磁界発生部２１からグロープラグ１に対して、軸線Ｌを中心とした一のラジアル方向（０°方向）から一定の磁界Ｆが印加される。
【００３４】
次いで、処理部１４は、この状態においてインピーダンス測定部１３から出力されるインピーダンスＺを入力（測定）して、現在のラジアル方向（０°）を示す情報（印加方向情報）と共にメモリに記憶させる（ステップ５２）。続いて、処理部１４は、モータ２２ｂを作動させて、磁界発生部２１を所定角度（本例では一例として４５°）だけ軸線Ｌを中心として回転させる。これにより、磁界発生部２１は、仮想円Ａ上を移動させられて、次の位置（図２に示す４５°の位置）に移動する（ステップ５３）。次いで、処理部１４は、移動後の磁界発生部２１の位置が初期位置であるか否かを判別し（ステップ５４）、初期位置でないときには、ステップ５２に移行する。処理部１４は、ステップ５４において初期位置であると判別するまで、上記の各ステップ５２〜５４を繰り返し実行する。これにより、この測定処理において、図２に示す複数のラジアル方向（本例では、等角度間隔に規定された０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の８つのラジアル方向）から一定の磁界Ｆをグロープラグ１に印加したときのラジアル方向毎のインピーダンスＺが測定されて、処理部１４のメモリに記憶される。
【００３５】
この場合、インピーダンス測定部１３で測定される発熱コイル３のインピーダンスＺは、発熱コイル３に印加される磁界の強さに応じて変化する。このため、例えば、金属チューブ２内において発熱コイル３が軸線Ｌ上から図２に示す９０°の方向へずれていたときには、磁界発生部２１が９０°の位置に移動したときに発熱コイル３と磁界発生部２１との間の距離が最短となる。すなわち、発熱コイル３（の一部の部位（偏心した部位））が、磁界発生部２１から印加される磁界Ｆ中を、軸線Ｌの位置と比較して強度のより強い位置へ相対的に移動したことになる。このため、発熱コイル３全体に印加される磁界の強度が上昇する結果、発熱コイル３のインダクタンスが減少してインピーダンスＺが減少する。一方、磁界発生部２１が軸線Ｌを挟んで９０°の位置と反対の位置（２７０°の位置）に移動したときには、発熱コイル３の偏心した部位が軸線Ｌの位置と比較して強度のより弱い位置へ相対的に移動したことになる。このため、発熱コイル３全体に印加される磁界の強度が低下する結果、発熱コイル３のインダクタンスが増加してインピーダンスＺも増加する。このように、処理部１４のメモリには、発熱コイル３の金属チューブ２内での偏心状態に対応して、ラジアル方向毎に異なった値のインピーダンスＺが記憶される。
【００３６】
また、処理部１４は、ステップ５４において初期位置であると判別したときには、メモリに記憶されているラジアル方向毎のインピーダンスＺのばらつき度合い（標準偏差）を算出する（ステップ５５）。具体的には、処理部１４は、まず、メモリに記憶されているラジアル方向毎のインピーダンスＺに基づき、各インピーダンスＺの平均値を算出し、次いで、算出した平均値と各インピーダンスＺとから標準偏差を算出し、算出した標準偏差を発熱コイル３の偏心状態を示すパラメータとしてメモリに記憶する。これにより、測定処理が完了する。
【００３７】
次いで、処理部１４は判別処理を実行する（ステップ５６）。この判別処理では、処理部１４は、メモリに記憶されている閾値と、算出した標準偏差とを比較する。本例では、閾値は良品のグロープラグ１について算出される最大値に規定されているため、処理部１４は、算出した標準偏差が閾値以下のときにはグロープラグ１は良品であると判別し、閾値を超えるときには不良品であると判別する。最後に処理部１４は、検査処理の結果（例えば、測定処理で測定されたラジアル方向毎のインピーダンスＺ、および判別処理で算出した平均値、標準偏差、および判別結果）を出力部１５に出力（表示）させる（ステップ５７）。これにより、検査装置１１による検査処理が完了する。
【００３８】
このように、この測定装置Ｍ、測定装置Ｍを備えた検査装置１１、および検査装置１１による測定方法では、処理部１４が、グロープラグ１に対して軸線Ｌと直交する複数のラジアル方向から一定の磁界Ｆを印加しつつ、ラジアル方向毎の発熱コイル３のインピーダンスＺを測定し、各インピーダンスＺに基づいて発熱コイル３の偏心状態を示すインピーダンスＺのばらつき度合いを測定する。したがって、この検査装置１１によれば、発熱コイル３の発熱状態における抵抗値を測定する構成と比較して、金属チューブ２内での発熱コイル３の偏心状態を正確に測定することができる。また、Ｘ線スキャナを使用しないため、低コストで発熱コイル３の偏心状態を測定することができる。
【００３９】
また、この検査装置１１、および検査装置１１による測定方法によれば、金属チューブ２の軸線Ｌを中心として等角度間隔で規定された複数（本例では８つ）のラジアル方向から磁界Ｆを印加して、ラジアル方向毎のインピーダンスＺを測定することにより、発熱コイル３がいずれの方向に偏心したとしてもその偏心状態を正確に測定することができる。
【００４０】
また、この検査装置１１、および検査装置１１による測定方法によれば、ラジアル方向毎のインピーダンスＺのばらつき度合い（標準偏差）に基づいて偏心状態を測定することにより、仕様（ターン数や抵抗値）の異なる発熱コイル３を備えたグロープラグ１における発熱コイル３の偏心状態を共通の閾値に基づいて正確に測定することができる。
【００４１】
次に、この検査装置１１を用いた偏心状態の測定についての検証実験を以下で説明する。
【００４２】
この実験では、不良品のグロープラグ１のサンプル１と、良品のグロープラグ１のサンプル２と、エナメル線を直線的なコイル体（一例として１１ターン）に形成して金属チューブ２と同じ材質の金属筒内に装着することで作製したグロープラグの擬似サンプル（偏心のないサンプル）とを使用し、各サンプルについて、上記の８つのラジアル方向毎のインピーダンスＺ（一例として５ＭＨｚでのインピーダンス）、その平均およびその標準偏差を検査装置１１で測定した。この実験結果を図４に示す。この実験結果によれば、インピーダンスＺおよびその平均では、各サンプル１，２に関しては、発熱コイル３の長さやターン数などの微妙なばらつきに起因し、また各サンプル１，２と擬似サンプルについては、そもそも基本構成が相違することに起因して、値に相違が発生している。このため、直接的な相互間の比較はできないものの、標準偏差に関しては、良品のサンプル２の標準偏差は擬似サンプルの標準偏差に近い値となっている一方で、不良品であるサンプル１の標準偏差は擬似サンプルの標準偏差と大きく相違している。このため、測定された標準偏差に基づいて、サンプル１は不良品であり、サンプル２は良品であると判別することが可能であることが理解される。また、上記の検査装置１１で採用したように、良品としての複数のグロープラグ１についての標準偏差を予め測定し、この測定された複数の標準偏差に基づいて閾値を設定する構成によっても、測定対象体のグロープラグ１が良品であるか不良品であるかを判別できることも理解される。
【００４３】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記した検査装置１１では、等角度間隔で規定された複数のラジアル方向から磁界Ｆを印加する構成を採用したが、発熱コイル３の曲がる（偏心する）おおよその方向が予め特定できる構成のグロープラグ１が測定対象体であるときには、等角度間隔に規定するのではなく、例えば、このグロープラグ１の発熱コイル３が偏心する方向に近い側や、逆に偏心する方向に遠い側において、細かい角度間隔で規定された数多くのラジアル方向から磁界Ｆを印加する構成を採用することもできる。
【００４４】
また、グロープラグ１の周囲に規定された仮想円Ａ上で１つの磁界印加部１２を移動させることで、磁界発生部２１の数を最小限に抑制しつつ、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から磁界Ｆを印加する構成について上記したが、仮想円Ａ上に１つの磁界印加部１２を固定的に配設し、この仮想円Ａの中心に配設したグロープラグ１をその軸線Ｌを中心に回転させることで、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から磁界Ｆを順次印加する構成を採用することもできる。この構成では、上記した検査装置１１における移動部２２に代えて、軸線Ｌを中心としてグロープラグ１を回転させる回転部を設ける。この回転部３１は、例えば図１に示すように、アーム２２ａの形状を直線状の柱状体として軸線Ｌ上に配置し、アーム２２ａの一端をグロープラグ１の金属チューブ２に連結し、かつ他端をモータ２２ｂの出力軸に連結することで実現される。この構成によれば、磁界発生部２１を仮想円Ａ上で移動させる必要がなくなるため、検査装置１１の占有スペースを小さくすることができる。
【００４５】
また、移動部２２や回転部３１を使用する構成について上記したが、図５，６に示す検査装置１１Ａのように、仮想円Ａ上に等角度間隔で配置された複数（一例として検査装置１１と同様に８つ）の磁界発生部２１を備えた磁界印加部１２Ａを用いることで、移動部２２や回転部３１を使用することなく、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から磁界Ｆを順次印加する構成とすることもできる。この場合、各磁界発生部２１は、永久磁石に代えて、電磁石などの磁界Ｆの発生のオン・オフ制御の可能なもので構成され、処理部１４の制御下で、１つずつ作動して磁界Ｆを順次発生する。この構成によれば、磁界発生部２１の数は増加するものの、可動する機械的構成を省くことができるため、装置全体の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
また、測定対象体としてグロープラグ１を例に挙げて説明したが、コイル状の導電体が筒体内に収容されている構成を備えた測定対象体である限り、検査装置１１，１１Ａを使用して、導電体の偏心状態を測定して検査することができる。具体的には、シーズヒータもこのような構造を有しているため、測定対象体として検査装置１１，１１Ａで検査することができる。なお、グロープラグ１やシーズヒータでは、測定対象体における筒体の材質は導電性材料であるが、これに限定されず、樹脂などの非導電性材料で筒体が構成されていてもよいのは勿論である。また、本発明に係る測定装置Ｍをグロープラグ１の良否を検査する検査装置１１に適用した例について説明したが、他の装置に組み込んで使用してもよいし、測定装置Ｍ単独で使用することもできる。また、発熱コイル３についての複数のラジアル方向毎のインピーダンスＺのばらつき度合いを示すパラメータとして標準偏差を使用したが、ばらつき度合いを示す他のパラメータを使用することもできる。一例として、インピーダンスＺの最大値と最小値の平均値からの各インピーダンスＺのずれの割合を標準偏差に代えて使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】検査装置１１の構成図である。
【図２】検査装置１１におけるグロープラグ１および磁界発生部２１の側面図（図１において左側から見た図）である。
【図３】検査装置１１の検査処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】サンプル１，２および擬似サンプルについてのインピーダンスＺ、その平均および標準偏差の実験データである。
【図５】検査装置１１Ａの構成図である。
【図６】検査装置１１Ａにおけるグロープラグ１および磁界発生部２１の側面図（図５において左側から見た図）である。
【図７】正常なグロープラグ１の断面図である。
【図８】発熱した状態のグロープラグ１の断面図である。
【図９】発熱して発熱コイル３が金属チューブ２に接触した状態のグロープラグ１の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ グロープラグ
２ 金属チューブ
３ 発熱コイル
１１，１１Ａ 検査装置
１２ 磁界印加部
１３ インピーダンス測定部
１４ 処理部
２１ 磁界発生部
２２ 移動部
３１ 回転部
Ｍ 測定装置
Ｚ インピーダンス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電材料を用いて直線状に形成された筒体内に筒長方向に沿ってコイル状の導電体が配設された測定対象体におけるその導電体の筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定装置および測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の測定対象体の一例として、下記の特許文献１などに開示されているように、ディーゼルエンジンに使用されるグロープラグが存在する。この種のグロープラグ１は、一般的に、図７に示すように、先端が閉鎖された金属チューブ（筒体）２と、金属チューブ２内に配設された発熱コイル３（コイル状の導電体）と、金属チューブ２の開口された端部にシール４を介して装着された中心電極５と、金属チューブ２内に充填された絶縁粉末６とを備えている。この場合、発熱コイル３は、その一端が金属チューブ２における先端内面に接続され、かつその他端が中心電極５に接続された状態で、金属チューブ２の筒長方向に沿って配設されている。このグロープラグ１では、金属チューブ２、発熱コイル３および中心電極５の経路に電流を供給することによって発熱コイル３が発熱する。
【特許文献１】特許第２９４９３６２号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のグロープラグ１では、発熱コイル３が発熱時に膨張して曲がり（偏心し）、図８に示すように、その一部が金属チューブ２に接近する現象が発生することがある。このため、このグロープラグ１は、この現象の発生時に、曲がった発熱コイル３が金属チューブ２と接触（短絡）しないように、図７に示すように、発熱コイル３が金属チューブ２の軸線Ｌ上に位置するように製造されている。
【０００４】
しかしながら、発熱コイル３の金属チューブ２内への装着工程において、誤って発熱コイル３が金属チューブ２の軸線Ｌ上からずれて配置されていたり、また当初は金属チューブ２の軸線Ｌ上に配置されていた発熱コイル３が、一例としてその後に行われる金属チューブ２内への絶縁粉末６の充填工程において、絶縁粉末６からの圧力を受けて金属チューブ２の軸線Ｌ上からずれることがある。このため、このようなグロープラグ１（製作時において既に発熱コイル３が図８に示す状態のように軸線Ｌ上からずれているグロープラグ）では、使用状態（発熱状態）において、発熱コイル３の膨張による曲がり方向（偏心方向）が、製造時における発熱コイル３のずれ方向と一致したときには、発熱コイル３の軸線Ｌからの全ずれ量（全偏心量）が多くなる結果、軸線Ｌからずれた（偏心した）発熱コイル３が図９に示すように金属チューブ２と接触（短絡）することがある。この接触状態（短絡状態）では、発熱コイル３のコイル長が実質的に短くなるため、このグロープラグ１には、供給電流を一定として駆動する条件下では、発熱量が低下するという課題が存在している。
【０００５】
このため、発熱時に発熱コイル３と金属チューブ２とが接触（短絡）するおそれのあるグロープラグ１であるか否かを検査する必要がある。この検査の方法としては、第１に、発熱状態において発熱コイル３および金属チューブ２が接触したときには発熱コイル３と金属チューブ２との間の抵抗値が減少することに着目して、グロープラグ１を実際に発熱させると共に発熱状態における発熱コイル３と金属チューブ２との間の抵抗値を測定し、測定した抵抗値と基準値（発熱状態のときに発熱コイル３と金属チューブ２とが接触しない製品（良品）についての発熱コイル３と金属チューブ２との間の抵抗値）とを比較する検査方法が考えられる。しかしながら、発熱コイル３の抵抗値はそもそも小さいため、発熱コイル３が金属チューブ２と接触しない状態での発熱コイル３の抵抗値と、接触した状態での発熱コイル３の抵抗値との差も小さいことから、この第１の検査方法では、測定したこの両抵抗値の差が、接触に起因する差なのか、測定上の誤差による差なのかを判別し難いため、発熱時に発熱コイル３と金属チューブ２とが接触（短絡）するおそれのあるグロープラグ１であるか否かを正確に検査することが困難となっている。
【０００６】
また、第２の検査方法として、金属チューブ２内の発熱コイル３の状態をＸ線スキャナで検査し、この検査結果を表示装置に表示させることで、発熱コイル３の状態を直接検査する検査方法が考えられる。この第２の検査方法によれば、金属チューブ２内での発熱コイル３の曲がり具合（偏心状態）を直接測定することができるため、グロープラグ１を発熱させることなく、発熱時における発熱コイル３と金属チューブ２との接触（短絡）のおそれの有無を検査することが可能である。しかしながら、Ｘ線スキャナの使用によって測定コストが高価になるため、検査コストも高価になるという課題が存在している。このため、金属チューブ２（筒体）内での発熱コイル３（コイル状の導電体）の曲がり具合（偏心状態）を正確に、かつ低コストで測定し得る測定装置の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、筒体内でのコイル状の導電体の偏心状態を正確で、しかも低コストで測定し得る測定装置および測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定装置であって、前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加する磁界印加部と、前記導電体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記磁界印加部による前記測定対象体に対する前記磁界の印加状態において前記インピーダンス測定部によって測定された前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する処理部とを備えている。
【０００９】
また、請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および当該磁界発生部を当該仮想円上で移動させる移動部を備えている。
【００１０】
また、請求項３記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配設された複数の磁界発生部を備え、当該複数の磁界発生部は、前記磁界を順次発生する。
【００１１】
また、請求項４記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる回転部を備えている。
【００１２】
また、請求項５記載の測定装置は、請求項１から４のいずれかに記載の測定装置において、前記処理部は、前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する。
【００１３】
また、請求項６記載の測定装置は、請求項１から５のいずれかに記載の測定装置において、前記複数のラジアル方向は、前記軸線を中心として等角度間隔で規定されている。
【００１４】
また、上記目的を達成すべく請求項７記載の測定方法は、直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定方法であって、前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加しつつ、当該ラジアル方向毎の前記導電体のインピーダンスを測定し、当該測定したラジアル方向毎のインピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する。
【００１５】
また、請求項８記載の測定方法は、請求項７記載の測定方法において、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部を当該仮想円上で移動させる。
【００１６】
また、請求項９記載の測定方法は、請求項７記載の測定方法において、前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配置した複数の磁界発生部を順次作動させて前記磁界を発生させる。
【００１７】
また、請求項１０記載の測定方法は、請求項７記載の測定方法において、前記軸線を中心とした仮想円上に前記磁界を発生する１つの磁界発生部を配置した状態において、前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる。
【００１８】
また、請求項１１記載の測定方法は、請求項７から１０のいずれかに記載の測定方法において、前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する。
【００１９】
また、請求項１２記載の測定方法は、請求項７から１１のいずれかに記載の測定方法において、前記軸線を中心として等角度間隔で規定された前記複数のラジアル方向から当該磁界を印加する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の測定装置および請求項７記載の測定方法では、直線状の筒体内に筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体に対して筒体の軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加しつつ、ラジアル方向毎の導電体のインピーダンスを測定し、測定したラジアル方向毎のインピーダンスに基づいて導電体の偏心状態を測定する。したがって、この測定装置によれば、導電体の発熱状態における抵抗値を測定する構成と比較して、筒体内での導電体の偏心状態を正確に測定することができる。また、Ｘ線スキャナを使用しないため、低コストで導電体の偏心状態を測定することができる。
【００２１】
請求項２記載の測定装置および請求項８記載の測定方法によれば、軸線を中心とした仮想円上に配設されて磁界を発生する１つの磁界発生部をこの仮想円上で移動させるようにしたことにより、磁界発生部の数を最小限に抑制しつつ、複数のラジアル方向から一定の磁界を測定対象体に印加することができる。
【００２２】
請求項３記載の測定装置および請求項９記載の測定方法によれば、軸線を中心とした仮想円上における各ラジアル方向に対応する位置に配置した複数の磁界発生部を順次作動させて磁界を発生させることにより、磁界発生部の数は増加するものの、可動する機械的構成を省くことができるため、装置全体の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
請求項４記載の測定装置および請求項１０記載の測定方法によれば、軸線を中心とした仮想円上に磁界を発生する１つの磁界発生部を配置した状態において、軸線を中心に測定対象体を回転させることにより、磁界発生部を仮想円上で移動させる必要がなくなるため、検査装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００２４】
請求項５記載の測定装置および請求項１１記載の測定方法によれば、ラジアル方向毎のインピーダンスのばらつき度合いに基づいて偏心状態を測定することにより、仕様（ターン数や抵抗値）の異なる導電体を備えた測定対象体における導電体の偏心状態を共通の閾値に基づいて正確に測定することができる。
【００２５】
請求項６記載の測定装置および請求項１２記載の測定方法によれば、軸線を中心として等角度間隔で規定された複数のラジアル方向から磁界を印加することにより、導電体がいずれの方向に偏心したとしてもその偏心状態を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る測定装置および測定方法の最良の形態について、一例として本願発明における測定対象体の一例であるグロープラグの検査装置に適用した例について説明する。
【００２７】
最初に、グロープラグ１について図７を参照して説明する。グロープラグ１は、先端（同図中における右端）が閉鎖された金属チューブ（本発明における直線状の筒体）２と、金属チューブ２内にその筒体の筒長方向に沿って配設された発熱コイル（本発明におけるコイル状の導電体）３と、金属チューブ２の開口された端部（同図中の左端）にシール４を介して装着された中心電極５と、金属チューブ２内に充填された絶縁粉末６とを備えて構成されている。
【００２８】
次に、検査装置１１について、図面を参照して説明する。
【００２９】
検査装置１１は、図１に示すように、磁界印加部１２、インピーダンス測定部１３、処理部１４および出力部１５を備えている。この検査装置１１では、磁界印加部１２、インピーダンス測定部１３および処理部１４が、本発明に係る測定装置Ｍを構成して、グロープラグ１における金属チューブ２の軸線Ｌに対する発熱コイル３の偏心状態を測定し、さらに処理部１４が、測定された偏心状態に基づいてグロープラグ１の良否を検査する。
【００３０】
磁界印加部１２は、１つの磁界発生部２１および移動部２２を備えている。本例では一例として、磁界発生部２１は一定の磁界（変化しない磁界）Ｆを発生する磁石（永久磁石または電磁石）を用いて構成されて、図２に示すように、グロープラグ１の軸線Ｌを中心とした仮想円Ａ上に配設されている。一例として、磁界発生部２１は、図１，２に示すように、厚み方向に分極した直方体状の永久磁石で構成されると共に、金属チューブ２の軸線Ｌに対して平行に配設されて、グロープラグ１全体に亘ってその近傍における磁束の向きが、図１，２に示すように、グロープラグ１に対して（金属チューブ２の軸線Ｌに対して）直交する状態となる磁界Ｆを発生する。移動部２２は、一例として、一端が磁界発生部２１に連結されたアーム２２ａと、出力軸（不図示）の軸線が軸線Ｌ上に位置するように配設されると共にこの出力軸がアーム２２ａの他端に連結されて、アーム２２ａを介して磁界発生部２１を仮想円Ａ上で移動させるモータ２２ｂとを備えている。この構成により、磁界印加部１２は、移動部２２によって仮想円Ａ上を移動させられる磁界発生部２１から、グロープラグ１に対して、軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向（軸線Ｌに直交する方向）から一定の磁界Ｆを印加可能となっている。
【００３１】
インピーダンス測定部１３は、一例として一つのプローブ１３ａ，１３ａを備え、これらのプローブ１３ａ，１３ａを介してグロープラグ１の金属チューブ２と中心電極５とに接続されて、２端子法で金属チューブ２と中心電極５との間に接続されている発熱コイル３のインピーダンスＺを測定して出力する。処理部１４は、例えばＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、グロープラグ１に対する検査処理を実行する。具体的には、処理部１４は、上記したように、磁界印加部１２およびインピーダンス測定部１３と共に本発明に係る測定装置Ｍを構成してグロープラグ１における発熱コイル３の金属チューブ２の軸線Ｌに対する偏心状態を測定する測定処理を検査処理の一部として実行する。また、処理部１４は、測定処理での測定結果とメモリに予め記憶されている閾値とに基づいて、グロープラグ１の良否を判別する判別処理を検査処理の一部として実行する。また、本例では、測定処理で実行される後述の方法によって良品であると判別された複数のグロープラグ１についてのばらつき度合い（本例では標準偏差）を予め算出し、算出したすべての標準偏差の最大値が閾値として予め記憶されている。出力部１５は、一例として表示装置で構成されて、処理部１４が実行した検査処理の結果を出力（表示）する。
【００３２】
続いて、検査装置１１によるグロープラグ１の検査動作について、図３を参照して説明する。なお、グロープラグ１は、図１に示すようにその軸線Ｌがモータ２２ｂの出力軸の軸線と一致する検査位置に予め配設されているものとする。
【００３３】
検査装置１１の作動状態において、インピーダンス測定部１３は、発熱コイル３のインピーダンスＺを繰り返し測定して出力している。また、磁界発生部２１は一定の磁界Ｆを発生している。処理部１４は、この状態において、グロープラグ１に対する検査処理を開始する。この検査処理では、処理部１４は、まず、本発明に係る測定方法に基づく測定処理、すなわちグロープラグ１に対してその軸線Ｌと直交する複数の印加方向から一定の磁界Ｆを印加しつつ、その印加方向毎の発熱コイル３のインピーダンスＺを測定する測定処理を実行する。この測定処理では、処理部１４は、まず、移動部２２のモータ２２ｂを作動させて、磁界発生部２１を図２に示す０°の位置（初期位置）に移動させる（ステップ５１）。これにより、磁界発生部２１からグロープラグ１に対して、軸線Ｌを中心とした一のラジアル方向（０°方向）から一定の磁界Ｆが印加される。
【００３４】
次いで、処理部１４は、この状態においてインピーダンス測定部１３から出力されるインピーダンスＺを入力（測定）して、現在のラジアル方向（０°）を示す情報（印加方向情報）と共にメモリに記憶させる（ステップ５２）。続いて、処理部１４は、モータ２２ｂを作動させて、磁界発生部２１を所定角度（本例では一例として４５°）だけ軸線Ｌを中心として回転させる。これにより、磁界発生部２１は、仮想円Ａ上を移動させられて、次の位置（図２に示す４５°の位置）に移動する（ステップ５３）。次いで、処理部１４は、移動後の磁界発生部２１の位置が初期位置であるか否かを判別し（ステップ５４）、初期位置でないときには、ステップ５２に移行する。処理部１４は、ステップ５４において初期位置であると判別するまで、上記の各ステップ５２〜５４を繰り返し実行する。これにより、この測定処理において、図２に示す複数のラジアル方向（本例では、等角度間隔に規定された０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の８つのラジアル方向）から一定の磁界Ｆをグロープラグ１に印加したときのラジアル方向毎のインピーダンスＺが測定されて、処理部１４のメモリに記憶される。
【００３５】
この場合、インピーダンス測定部１３で測定される発熱コイル３のインピーダンスＺは、発熱コイル３に印加される磁界の強さに応じて変化する。このため、例えば、金属チューブ２内において発熱コイル３が軸線Ｌ上から図２に示す９０°の方向へずれていたときには、磁界発生部２１が９０°の位置に移動したときに発熱コイル３と磁界発生部２１との間の距離が最短となる。すなわち、発熱コイル３（の一部の部位（偏心した部位））が、磁界発生部２１から印加される磁界Ｆ中を、軸線Ｌの位置と比較して強度のより強い位置へ相対的に移動したことになる。このため、発熱コイル３全体に印加される磁界の強度が上昇する結果、発熱コイル３のインダクタンスが減少してインピーダンスＺが減少する。一方、磁界発生部２１が軸線Ｌを挟んで９０°の位置と反対の位置（２７０°の位置）に移動したときには、発熱コイル３の偏心した部位が軸線Ｌの位置と比較して強度のより弱い位置へ相対的に移動したことになる。このため、発熱コイル３全体に印加される磁界の強度が低下する結果、発熱コイル３のインダクタンスが増加してインピーダンスＺも増加する。このように、処理部１４のメモリには、発熱コイル３の金属チューブ２内での偏心状態に対応して、ラジアル方向毎に異なった値のインピーダンスＺが記憶される。
【００３６】
また、処理部１４は、ステップ５４において初期位置であると判別したときには、メモリに記憶されているラジアル方向毎のインピーダンスＺのばらつき度合い（標準偏差）を算出する（ステップ５５）。具体的には、処理部１４は、まず、メモリに記憶されているラジアル方向毎のインピーダンスＺに基づき、各インピーダンスＺの平均値を算出し、次いで、算出した平均値と各インピーダンスＺとから標準偏差を算出し、算出した標準偏差を発熱コイル３の偏心状態を示すパラメータとしてメモリに記憶する。これにより、測定処理が完了する。
【００３７】
次いで、処理部１４は判別処理を実行する（ステップ５６）。この判別処理では、処理部１４は、メモリに記憶されている閾値と、算出した標準偏差とを比較する。本例では、閾値は良品のグロープラグ１について算出される最大値に規定されているため、処理部１４は、算出した標準偏差が閾値以下のときにはグロープラグ１は良品であると判別し、閾値を超えるときには不良品であると判別する。最後に処理部１４は、検査処理の結果（例えば、測定処理で測定されたラジアル方向毎のインピーダンスＺ、および判別処理で算出した平均値、標準偏差、および判別結果）を出力部１５に出力（表示）させる（ステップ５７）。これにより、検査装置１１による検査処理が完了する。
【００３８】
このように、この測定装置Ｍ、測定装置Ｍを備えた検査装置１１、および検査装置１１による測定方法では、処理部１４が、グロープラグ１に対して軸線Ｌと直交する複数のラジアル方向から一定の磁界Ｆを印加しつつ、ラジアル方向毎の発熱コイル３のインピーダンスＺを測定し、各インピーダンスＺに基づいて発熱コイル３の偏心状態を示すインピーダンスＺのばらつき度合いを測定する。したがって、この検査装置１１によれば、発熱コイル３の発熱状態における抵抗値を測定する構成と比較して、金属チューブ２内での発熱コイル３の偏心状態を正確に測定することができる。また、Ｘ線スキャナを使用しないため、低コストで発熱コイル３の偏心状態を測定することができる。
【００３９】
また、この検査装置１１、および検査装置１１による測定方法によれば、金属チューブ２の軸線Ｌを中心として等角度間隔で規定された複数（本例では８つ）のラジアル方向から磁界Ｆを印加して、ラジアル方向毎のインピーダンスＺを測定することにより、発熱コイル３がいずれの方向に偏心したとしてもその偏心状態を正確に測定することができる。
【００４０】
また、この検査装置１１、および検査装置１１による測定方法によれば、ラジアル方向毎のインピーダンスＺのばらつき度合い（標準偏差）に基づいて偏心状態を測定することにより、仕様（ターン数や抵抗値）の異なる発熱コイル３を備えたグロープラグ１における発熱コイル３の偏心状態を共通の閾値に基づいて正確に測定することができる。
【００４１】
次に、この検査装置１１を用いた偏心状態の測定についての検証実験を以下で説明する。
【００４２】
この実験では、不良品のグロープラグ１のサンプル１と、良品のグロープラグ１のサンプル２と、エナメル線を直線的なコイル体（一例として１１ターン）に形成して金属チューブ２と同じ材質の金属筒内に装着することで作製したグロープラグの擬似サンプル（偏心のないサンプル）とを使用し、各サンプルについて、上記の８つのラジアル方向毎のインピーダンスＺ（一例として５ＭＨｚでのインピーダンス）、その平均およびその標準偏差を検査装置１１で測定した。この実験結果を図４に示す。この実験結果によれば、インピーダンスＺおよびその平均では、各サンプル１，２に関しては、発熱コイル３の長さやターン数などの微妙なばらつきに起因し、また各サンプル１，２と擬似サンプルについては、そもそも基本構成が相違することに起因して、値に相違が発生している。このため、直接的な相互間の比較はできないものの、標準偏差に関しては、良品のサンプル２の標準偏差は擬似サンプルの標準偏差に近い値となっている一方で、不良品であるサンプル１の標準偏差は擬似サンプルの標準偏差と大きく相違している。このため、測定された標準偏差に基づいて、サンプル１は不良品であり、サンプル２は良品であると判別することが可能であることが理解される。また、上記の検査装置１１で採用したように、良品としての複数のグロープラグ１についての標準偏差を予め測定し、この測定された複数の標準偏差に基づいて閾値を設定する構成によっても、測定対象体のグロープラグ１が良品であるか不良品であるかを判別できることも理解される。
【００４３】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記した検査装置１１では、等角度間隔で規定された複数のラジアル方向から磁界Ｆを印加する構成を採用したが、発熱コイル３の曲がる（偏心する）おおよその方向が予め特定できる構成のグロープラグ１が測定対象体であるときには、等角度間隔に規定するのではなく、例えば、このグロープラグ１の発熱コイル３が偏心する方向に近い側や、逆に偏心する方向に遠い側において、細かい角度間隔で規定された数多くのラジアル方向から磁界Ｆを印加する構成を採用することもできる。
【００４４】
また、グロープラグ１の周囲に規定された仮想円Ａ上で１つの磁界印加部１２を移動させることで、磁界発生部２１の数を最小限に抑制しつつ、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から磁界Ｆを印加する構成について上記したが、仮想円Ａ上に１つの磁界印加部１２を固定的に配設し、この仮想円Ａの中心に配設したグロープラグ１をその軸線Ｌを中心に回転させることで、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から磁界Ｆを順次印加する構成を採用することもできる。この構成では、上記した検査装置１１における移動部２２に代えて、軸線Ｌを中心としてグロープラグ１を回転させる回転部を設ける。この回転部３１は、例えば図１に示すように、アーム２２ａの形状を直線状の柱状体として軸線Ｌ上に配置し、アーム２２ａの一端をグロープラグ１の金属チューブ２に連結し、かつ他端をモータ２２ｂの出力軸に連結することで実現される。この構成によれば、磁界発生部２１を仮想円Ａ上で移動させる必要がなくなるため、検査装置１１の占有スペースを小さくすることができる。
【００４５】
また、移動部２２や回転部３１を使用する構成について上記したが、図５，６に示す検査装置１１Ａのように、仮想円Ａ上に等角度間隔で配置された複数（一例として検査装置１１と同様に８つ）の磁界発生部２１を備えた磁界印加部１２Ａを用いることで、移動部２２や回転部３１を使用することなく、グロープラグ１に対して軸線Ｌを中心とした複数のラジアル方向から磁界Ｆを順次印加する構成とすることもできる。この場合、各磁界発生部２１は、永久磁石に代えて、電磁石などの磁界Ｆの発生のオン・オフ制御の可能なもので構成され、処理部１４の制御下で、１つずつ作動して磁界Ｆを順次発生する。この構成によれば、磁界発生部２１の数は増加するものの、可動する機械的構成を省くことができるため、装置全体の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
また、測定対象体としてグロープラグ１を例に挙げて説明したが、コイル状の導電体が筒体内に収容されている構成を備えた測定対象体である限り、検査装置１１，１１Ａを使用して、導電体の偏心状態を測定して検査することができる。具体的には、シーズヒータもこのような構造を有しているため、測定対象体として検査装置１１，１１Ａで検査することができる。なお、グロープラグ１やシーズヒータでは、測定対象体における筒体の材質は導電性材料であるが、これに限定されず、樹脂などの非導電性材料で筒体が構成されていてもよいのは勿論である。また、本発明に係る測定装置Ｍをグロープラグ１の良否を検査する検査装置１１に適用した例について説明したが、他の装置に組み込んで使用してもよいし、測定装置Ｍ単独で使用することもできる。また、発熱コイル３についての複数のラジアル方向毎のインピーダンスＺのばらつき度合いを示すパラメータとして標準偏差を使用したが、ばらつき度合いを示す他のパラメータを使用することもできる。一例として、インピーダンスＺの最大値と最小値の平均値からの各インピーダンスＺのずれの割合を標準偏差に代えて使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】検査装置１１の構成図である。
【図２】検査装置１１におけるグロープラグ１および磁界発生部２１の側面図（図１において左側から見た図）である。
【図３】検査装置１１の検査処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】サンプル１，２および擬似サンプルについてのインピーダンスＺ、その平均および標準偏差の実験データである。
【図５】検査装置１１Ａの構成図である。
【図６】検査装置１１Ａにおけるグロープラグ１および磁界発生部２１の側面図（図５において左側から見た図）である。
【図７】正常なグロープラグ１の断面図である。
【図８】発熱した状態のグロープラグ１の断面図である。
【図９】発熱して発熱コイル３が金属チューブ２に接触した状態のグロープラグ１の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ グロープラグ
２ 金属チューブ
３ 発熱コイル
１１，１１Ａ 検査装置
１２ 磁界印加部
１３ インピーダンス測定部
１４ 処理部
２１ 磁界発生部
２２ 移動部
３１ 回転部
Ｍ 測定装置
Ｚ インピーダンス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定装置であって、
前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加する磁界印加部と、
前記導電体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記磁界印加部による前記測定対象体に対する前記磁界の印加状態において前記インピーダンス測定部によって測定された前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する処理部とを備えている測定装置。
【請求項２】
前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および当該磁界発生部を当該仮想円上で移動させる移動部を備えている請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配設された複数の磁界発生部を備え、当該複数の磁界発生部は、前記磁界を順次発生する請求項１記載の測定装置。
【請求項４】
前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる回転部を備えている請求項１記載の測定装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する請求項１から４のいずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
前記複数のラジアル方向は、前記軸線を中心として等角度間隔で規定されている請求項１から５のいずれかに記載の測定装置。
【請求項７】
直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定方法であって、
前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加しつつ、当該ラジアル方向毎の前記導電体のインピーダンスを測定し、
当該測定したラジアル方向毎のインピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する測定方法。
【請求項８】
前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部を当該仮想円上で移動させる請求項７記載の測定方法。
【請求項９】
前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配置した複数の磁界発生部を順次作動させて前記磁界を発生させる請求項７記載の測定方法。
【請求項１０】
前記軸線を中心とした仮想円上に前記磁界を発生する１つの磁界発生部を配置した状態において、前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる請求項７記載の測定方法。
【請求項１１】
前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する請求項７から１０のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１２】
前記軸線を中心として等角度間隔で規定された前記複数のラジアル方向から当該磁界を印加する請求項７から１１のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１】
直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定装置であって、
前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加する磁界印加部と、
前記導電体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記磁界印加部による前記測定対象体に対する前記磁界の印加状態において前記インピーダンス測定部によって測定された前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する処理部とを備えている測定装置。
【請求項２】
前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および当該磁界発生部を当該仮想円上で移動させる移動部を備えている請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配設された複数の磁界発生部を備え、当該複数の磁界発生部は、前記磁界を順次発生する請求項１記載の測定装置。
【請求項４】
前記磁界印加部は、前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部、および前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる回転部を備えている請求項１記載の測定装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する請求項１から４のいずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
前記複数のラジアル方向は、前記軸線を中心として等角度間隔で規定されている請求項１から５のいずれかに記載の測定装置。
【請求項７】
直線状の筒体、および当該筒体内に当該筒体の筒長方向に沿って配設されたコイル状の導電体を備えた測定対象体における前記導電体の当該筒体の軸線に対する偏心状態を測定する測定方法であって、
前記測定対象体に対して前記軸線を中心とした複数のラジアル方向から一定の磁界を印加しつつ、当該ラジアル方向毎の前記導電体のインピーダンスを測定し、
当該測定したラジアル方向毎のインピーダンスに基づいて前記偏心状態を測定する測定方法。
【請求項８】
前記軸線を中心とした仮想円上に配設されて前記磁界を発生する１つの磁界発生部を当該仮想円上で移動させる請求項７記載の測定方法。
【請求項９】
前記軸線を中心とした仮想円上における前記各ラジアル方向に対応する位置に配置した複数の磁界発生部を順次作動させて前記磁界を発生させる請求項７記載の測定方法。
【請求項１０】
前記軸線を中心とした仮想円上に前記磁界を発生する１つの磁界発生部を配置した状態において、前記軸線を中心に前記測定対象体を回転させる請求項７記載の測定方法。
【請求項１１】
前記ラジアル方向毎の前記インピーダンスのばらつき度合いに基づいて前記偏心状態を測定する請求項７から１０のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１２】
前記軸線を中心として等角度間隔で規定された前記複数のラジアル方向から当該磁界を印加する請求項７から１１のいずれかに記載の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１１５６８２（Ｐ２００９−１１５６８２Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９０５８５（Ｐ２００７−２９０５８５）
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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