鋳造品の中空部閉塞検査装置及び検査方法
【課題】エアの乱流を整流化させることにより、安定した検査が可能となる鋳造品の中空部閉塞検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット７が設けられたシリンダヘッドの閉塞の有無を検査するための検査装置であって、前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍に設置され、該一端近傍から前記経路８に対してエアを供給するエア供給手段２と、前記経路８の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段である整流化コマ３と、前記整流化コマ３の下流側に設置され、該整流化コマ３から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備える。
【解決手段】複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット７が設けられたシリンダヘッドの閉塞の有無を検査するための検査装置であって、前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍に設置され、該一端近傍から前記経路８に対してエアを供給するエア供給手段２と、前記経路８の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段である整流化コマ３と、前記整流化コマ３の下流側に設置され、該整流化コマ３から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造品の中空部閉塞検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造により形成されるエンジンのシリンダヘッドの内部には、シリンダヘッドに形成された中空部にて構成されるウォータジャケットが設けられている。ウォータジャケットは、複雑な形状を有しており、シリンダヘッドの内部に形成された空間形状であるため、その形状品質を外観で検査することは出来ない。また、ウォータジャケットは中子を用いて形成されるものであり、シリンダヘッドの品質検査の一つとして中子折れなどによるウォータジャケットの閉塞が無いことを検査する必要がある。
従来から、シリンダヘッドに形成されたウォータジャケットの形状品質確認方法として、ウォータジャケットを構成する中空部の各経路にエアを吹き込み、エアの通気流量の検出により閉塞の有無を検査する方法は公知となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、シリンダヘッドのウォータジャケットの砂詰り検査装置について記載されており、この検査装置は、ウォータジャケット内へ一定圧のエアを供給するエア供給手段とウォータジャケットの下流側でのエア圧の変化を検出する差圧計を主に備え、ウォータジャケット入口部へ一定圧のエアを供給し、その供給圧の変化をウォータジャケットの下流側に配置した差圧計にて測定することにより、砂詰りの有無を検査する装置である。
【０００４】
また、特許文献２においては、鋳造成形品の中子折れ検査方法について記載されており、この検査方法は、周知の超音波探傷試験の原理を利用して探触子による超音波の送受信に基づいて、鋳造成形品（シリンダヘッド）の中子の折れを検出する検査方法である。
【特許文献１】実開平４−３４６４６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているような検査装置により、通気流速でウォータジャケットの閉塞の有無を検査する場合、ウォータジャケットの形状が複雑なため、流速が安定せず誤検知が発生してしまうという課題がある。すなわち、特許文献１に記載されている検査装置では、ウォータジャケットのように中空部形状が複数の経路から構成される場合には、エアを供給する通気経路に隣接する別経路にもエアが流れることで通気経路出口側近傍でエアの乱流が起こってしまい、安定した風速の計測が出来なくなるため、ウォータジャケットが良品である場合でも不良と判定されてしまう虞がある。
【０００６】
具体的には、閉塞の有無を検査する経路における全開状態（経路に全く詰まりがない状態）のエアの通気流量、および全閉塞状態（経路が完全に詰まっている状態）のエアの通気流量を予め測定し、各測定値の３σの値をとったときに両者の値が重ならない流量域で良品（全開）と不良品（全閉塞）とを判定する閾値を設定し、この閾値に基づき検査判定を行うような場合においては、上述した理由により、エアの乱流が発生し通気流量が安定しないため、図４に示すように、全開時における通気流量値の３σの範囲である良品域（図４のＯＫ 平均−３σ）と、全閉時における通気流量値の３σの範囲である不良品域（図４のＮＧ 平均−３σ）が重なってしまい、誤検知が発生してしまうという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、エアの乱流を整流化させることにより、安定した検査が可能となる鋳造品の中空部閉塞検査装置及び検査方法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】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査装置であって、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍に設置され、該一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給するエア供給手段と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段と、
前記整流化手段の下流側に設置され、該整流化手段から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、
前記整流化手段は、整流化コマであるものである。
【００１１】
請求項３においては、
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査方法であって、
前記鋳造品を所定位置に位置決めする位置決め工程と、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍にエア供給手段を設置するエア供給手段設置工程と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に整流化手段を介して風速計測手段を設置する風速計測手段設置工程と、
前記エア供給手段により前記閉塞の有無を検査する経路の一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給し、前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍から排出されるエアを前記整流化手段により整流化し、当該整流化されたエアの風速を前記風速計測手段により計測する風速計測工程と、を具備するものである。
【００１２】
請求項４においては、
前記風速計測工程の後に、前記風速計測工程により計測されたエアの風速に基づき、前記閉塞の有無を検査する経路における閉塞の有無を判定する判定工程を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、閉塞の有無を検査する経路のエアの出口近傍に整流化手段を設置することで、別経路から回ってきたエアによる乱流を整流化させることができるため、風速の計測値が安定し、検査精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本実施形態に係る鋳造品の中空部閉塞検査装置は、鋳造品の一例である内燃機関のシリンダヘッドの中空部であるウォータジャケットの所定の経路入口部にエア供給手段を装着し、このエア供給手段から一定圧のエアを供給し、経路入口部より経路下流側である経路出口部から排出されるエアの風速を検出し、中子折れや砂詰まり等による閉塞の検査を行う装置である。
なお、本実施形態における「閉塞の有無を検査する」とは、検査する経路が全開状態（全く閉塞していない状態）もしくは全閉塞状態（完全に閉塞している状態）かどうかを検査することをいうが、特に限定するものではなく、全開状態と全閉塞状態との間の状態（例えば、断面形状において経路の一部が閉塞している状態）を風速の計測値により検査してもかまわない。以下、本実施形態に係る鋳造品の中空部閉塞検査装置について具体的に説明する。
【００１５】
中空部閉塞検査装置１は、図１に示すように、複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット７が設けられたシリンダヘッドであるワーク５の閉塞の有無を検査するための検査装置である。中空部閉塞検査装置１は、エア供給手段２、整流化手段である整流化コマ３及び風速計測手段である風速計４を主に備えている。
中空部閉塞検査装置１は、検査対象物であるワーク５を所定位置にセットして、閉塞の有無を検査するために経路８にエアを所定圧力及び所定風量にて通気させて風速計４により通気流速を計測することにより経路８が全開状態か全閉塞状態かどうかを検査する装置である。
本実施形態におけるワーク５は、内燃機関におけるシリンダヘッドであり、検査部位としては、シリンダヘッドの内部に形成された冷却水を通す複数の経路からなるウォータジャケット７である。
経路８は、複数の経路を有するウォータジャケット７の一つの経路であり（図１点線部参照）、中空部閉塞検査装置１の検査対象となる経路の一例である。
なお、検査対象となる経路としては、図１に示した経路８に限定するものではなく、ウォータジャケット７の任意の経路を適宜検査対象とすることが可能である。
【００１６】
エア供給手段２は、図１に示すように、ウォータジャケット７の経路８の一端近傍に設置され、該一端近傍から経路８にエアを供給する手段であり、エアノズル６と、エア供給源１４とから主に構成されている。
エアノズル６は、その一端にエア噴出口６ａを有しており、エアノズル６の長手方向中途部の周囲にはゴムからなるシール部材６ｂを備えている。
エア供給源１４は、エアノズル６の他端に接続されており、該エアノズル６を介してエアを所定圧力及び所定風量にて供給することが可能である。
また、エアノズル６は、その先端部をウォータジャケット７の経路８の一端近傍（本実施形態においてはエアを供給する入口近傍となる開口部９）に差し込み、シール部材６ｂの一端をワーク５表面に密着させた状態で固定して開口部９をシールすることで開口部９からエアが漏れないように設置することが可能である。このようにエアノズル６を開口部９に設置した状態にて、エア供給源１４を駆動制御することで、エアノズル６のエア噴出口６ａからエアを一定圧力と一定風量にて所定方向（経路８出口方向）に噴射することが可能である。
なお、エアノズル６から噴射するエアの圧力と風量は、ワーク５が有するウォータジャケット７（中空部）の形状・大きさ等に応じて適宜変更することは可能である。
【００１７】
風速計４は、整流化コマ３の下流側に設置され、該整流化コマ３から排出されるエアの風速を計測する手段である。
【００１８】
整流化コマ３は、図１に示すように、テーパ状の貫通孔３ａを備えた部材であり、該貫通孔３ａの一端が貫通孔３ａの他端よりも広い断面形状を有するものであり、該貫通孔３ａの一端が、経路８の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する手段である。すなわち、大径に形成される整流化コマ３の一端側（上流側）開口部から入るエアを整流化して、小径に形成される他端側（下流側）開口部から排出することでエアを乱流から整流へと整流化することが可能である整流化手段である。
【００１９】
本実施形態に係る風速計４及び整流化コマ３においては、図１に示すように、側面視Ｌ字状部材である風速計測治具１０の内部に一体的に組付けられている。整流化コマ３（貫通孔３ａ）の他端は排出路１３を介して風速計４の風速検知部４ａに連通している。また、風速計測治具１０の一端には、緩衝部材１１（本実施形態においてはゴム部材）が配設されており、経路８の他端近傍である開口部１２の周縁部のワーク５表面に緩衝部材１１の一端を当接させることで、ワーク５と風速計測治具１０との当接部分をシールして、開口部１２から排出されるエアを当該当接部分から漏らさないように整流化コマ３内に導くことが可能となっている。
こうして、風速計測治具１０の内部に風速計４及び整流化コマ３を一体的に組付けることで、風速計４及び整流化コマ３を一体的に移動させて所定位置に容易に設置することが可能となる。
なお、本実施形態においては、整流化手段として、テーパ状の貫通孔３ａを有する整流化コマ３を用いたが、特に限定するものではなく、例えば、貫通孔３ａ内に多孔タイプの仕切りもしくは羽根状部材を配設して整流化コマを構成し、エアの乱流をより効率的に整流化させることも可能である。
また、本実施形態においては、整流化コマ３を風速計測治具１０に組みつけた状態で用いているが、特に限定するものではなく、経路８の他端近傍（開口部１２近傍）と風速計測手段である風速計４（風速検知部４ａ）との間に整流化手段を介装できればよく、例えば、経路８の開口部１２近傍に整流化コマの一端を設置した後で、整流化コマの他端に風速計４の風速検知部４ａを設置するように構成することも可能である。
【００２０】
また、上述した中空部閉塞検査装置１においては、エア供給手段２及び風速計４（風速計測治具１０）のそれぞれを制御手段（図示せず）に接続して、該制御手段により、自動的にエアの供給およびエアの風速の計測をするように構成することも可能である。このように検査装置を構成した場合、制御手段は、あらかじめ設定されている圧力及び風量により経路８の一端近傍である開口部９近傍からエアを自動的に供給し、経路８の他端近傍である開口部１２から排出されるエアを整流化コマ３を介して風速を自動的に計測することが可能である。さらに、この風速の計測結果を、所定の良否判定条件に基づいて良品か不良品かどうかを判定することが可能であり、例えば、予め算出しておいた良品（全開）についての風速の測定値について算出した３σの範囲の値と、不良品（全閉塞）についての風速の測定値について算出した３σの範囲の値との間に設定した閾値に基づき、良否判定することが可能である。
【００２１】
以上のように、本実施形態に係る中空部閉塞検査装置１は、
複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット７が設けられた鋳造品であるワーク５の閉塞の有無を検査するための検査装置であって、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍に設置され、該一端近傍から経路８に対してエアを供給するエア供給手段２と、
前記閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段である整流化コマ３と、
前記整流化コマ３の下流側に設置され、該整流化コマ３から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備えるものである。
これにより、閉塞の有無を検査する経路８のエアの出口近傍に整流化手段である整流化コマ３を設置することで、別経路から回ってきたエアによる乱流を整流化させることができるため、風速の計測値が安定し、検査精度を向上させることができる。
【００２２】
次に、上述した中空部閉塞検査装置１を用いた中空部閉塞検査方法について説明する。
【００２３】
中空部閉塞検査方法は、図２に示すように、位置決め工程Ｓ１０、エア供給手段設置工程Ｓ２０、風速計測手段設置工程Ｓ３０、風速計測工程Ｓ４０及び判定工程Ｓ５０を有している。以下、各工程について具体的に説明する。
【００２４】
位置決め工程Ｓ１０は、ワーク５を所定位置に位置決めする工程である。
すなわち、位置決め工程Ｓ１０では、ワーク５を中空部閉塞検査装置１上の載置台（図示せず）の所定位置に固定することで、位置決め行う。
位置決め工程Ｓ１０が終了したら、エア供給手段設置工程Ｓ２０に移行する。
【００２５】
エア供給手段設置工程Ｓ２０は、ウォータジャケット７が有する複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍にエア供給手段を設置する工程である。
すなわち、エア供給手段設置工程Ｓ２０では、ウォータジャケット７形状の閉塞の有無を検査したい経路８の入口近傍にエア供給手段２のエアノズル６の先端を差し込み、シール部材６ｂにより開口部９を塞いでシールを行う。
エア供給手段設置工程Ｓ２０が終了したら、風速計測手段設置工程Ｓ３０に移行する。
【００２６】
風速計測手段設置工程Ｓ３０は、閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍に整流化手段である整流化コマ３を介して風速計測手段である風速計４を設置する工程である。
すなわち、風速計測手段設置工程Ｓ３０では、ウォータジャケット７形状の閉塞の有無を検査したい経路８の出口近傍である開口部１２の周縁部に風速計４を具備した風速計測部材１０の一端を当接させて設置する。
風速計測手段設置工程Ｓ３０が終了したら、風速計測工程Ｓ４０に移行する。
なお、エア供給手段設置工程Ｓ２０と風速計測手段設置工程Ｓ３０とは、同時に行うことも可能であり、風速計測手段設置工程Ｓ３０をエア供給手段設置工程Ｓ２０の前に行うことも可能であり、これらの工程の順序は適宜設定することが可能である。
【００２７】
風速計測工程Ｓ４０は、エア供給手段２により閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍から経路８に対してエアを供給し、経路８の他端近傍から排出されるエアを整流化手段である整流化コマ３により整流化し、当該整流化されたエアの風速を風速計測手段である風速計４により計測する工程である。
すなわち、風速計測工程Ｓ４０では、エア供給手段設置工程Ｓ２０と風速計測手段設置工程Ｓ３０とによりエア供給手段２と風速計測手段（風速計測治具１０）とがそれぞれワーク５に設置された状態で、エア供給手段２によりエアノズル６の先端にあるエア噴出口６ａから一定圧力及び一定風量のエアを検査したい経路８の方向（図１においては右方）に向けて供給を行うことで、このエアは経路８や別経路を流れていく。経路８を通過してきたエア及び別経路を通過してきたエアは、経路８の出口近傍（開口部１２近傍）にて合流しつつ開口部１２を通じて排出される。排出されたエアは整流化コマ３に入り、該整流化コマ３により乱流が整流化され、整流化コマ３の後段に配置された風速計４によりエアの風速が計測される。
風速計測工程Ｓ４０が終了したら、判定工程Ｓ５０に移行する。
なお、ワーク５は、経路８の入口となる開口部９や経路８の出口となる開口部１２以外にも幾つか開口部を有しており、風速計測時において完全な密閉状態を保っていないが、本実施形態に係る中空部検査方法は通気流量の変化により閉塞の有無を検査する方法であるため、特にそれらを塞ぐ必要もなく、この開口部から外部へ出るエアの量も予め想定して経路８における風速の計測が行われる。
【００２８】
判定工程Ｓ５０は、風速計測工程Ｓ４０の後に、風速計測手段である風速計４により計測されたエアの風速に基づき、閉塞の有無を検査する経路８における閉塞の有無を判定する工程である。
すなわち、判定工程Ｓ５０では、所定の良否判定条件に基づいて良品か不良品かどうかを判定することが可能であり、例えば、予め算出しておいた良品及び不良品の３σ（良品（全開）・不良品（全閉塞）の閾値）に基づき、良否判定することが可能である。つまり、風速計４により計測された風速値が、予め取得している良品について計測した風速値の３σの範囲内の値、または不良品について計測した風速値の３σの範囲内の値のどちらであるかの判定を行う。計測された風速値が良品範囲に入る場合は良品と判定がされ、計測された風速値が不良品範囲に入る場合は不良品であると判定される。
また、良否判定は、良品について計測した風速値の３σの範囲の値と、不良品について計測した風速値の３σの範囲の値との間に設定した閾値に基づいて行うことも可能である。
判定工程Ｓ５０については、以下に具体例を説明する。
【００２９】
次に、上述した中空部閉塞検査方法（整流化コマ有り）を適用した場合の３σ値と従来法（整流化コマ無し）を適用した場合の３σ値との比較を行った。
図３は、本実施形態に係る中空部閉塞検査方法（整流化コマ有り）を適用した場合の風速の取得データ例であり、図４は従来法（整流化コマ無し）を適用した場合の風速の取得データ例である。
図３、図４は、横軸が検査数（Ｎ＝１０）を示し、縦軸が風速の計測値を示すものである。図３、図４は、それぞれにおいて良品（ＯＫ）の各風速値（「◆」にて表示）と良品（ＯＫ）の各風速値に基づく［平均−３σ］の値（実線にて表示）、不良品（ＮＧ）の各風速値（「■」にて表示）と不良品（ＮＧ）の各風速値に基づく［平均＋３σ］の値（点線にて表示）を示したものである。
【００３０】
図４においては、良品（ＯＫ）の［平均−３σ］と不良品（ＮＧ）の［平均＋３σ］との差が、−１７ｍｍ／ｓとなってしまい、良品の下限値と不良品の上限値とが重なった状態となっており、良品と不良品とが区別できない領域が存在する。それに対して、本実施形態における中空部閉塞検査方法を適用した場合は、図３に示すように、［平均−３σ］と［平均＋３σ］との差が１２９ｍｍ／ｓとなり、良品の下限値と不良品の上限値とは重ならず、両者間には十分な間隔を設けることができるため、良品と不良品とが十分に区別可能である。
これらの結果から明らかなように、整流化コマを用いることにより経路８の出口近傍の乱流となったエアが整流化されることにより、風速の計測値が安定し、良品域・不良品域の差が広がり、誤検出の虞がなくなり、検査精度が向上した。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る中空部閉塞検査方法は、
複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット６が設けられた鋳造品であるワーク５の閉塞の有無を検査するための検査方法であって、
前記鋳造品であるワーク５を所定位置に位置決めする位置決め工程Ｓ１０と、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍にエア供給手段２を設置するエア供給手段設置工程Ｓ２０と、
前記閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍に整流化手段である整流化コマ３を介して風速計測手段である風速計４を設置する風速計測手段設置工程Ｓ３０と、
前記エア供給手段２により前記閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍から経路８に対してエアを供給し、前記閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍から排出されるエアを前記整流化手段である整流化コマ３により整流化し、当該整流化されたエアの風速を前記風速計測手段である風速計４により計測する風速計測工程Ｓ４０と、を具備するものである。
これにより、閉塞の有無を検査する経路８のエアの出口近傍に整流化手段である整流化コマ３を設置することで、別経路から回ってきたエアによる乱流を整流化させることができるため、風速の計測値が安定し、検査精度を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る中空部閉塞検査方法は、
前記風速計測工程Ｓ４０の後に、前記風速計測工程Ｓ４０により計測されたエアの風速に基づき、前記閉塞の有無を検査する経路８における閉塞の有無を判定する判定工程Ｓ５０を有するものである。
これにより、精度良くワーク５の良否判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋳造品の中空部閉塞検査装置の全体構成を示す側面模式断面図。
【図２】本実施形態に係る中空部閉塞検査方法のフローを示す図。
【図３】本実施形態に係る中空部閉塞検査方法を適用した場合（整流化コマ有りの場合）における風速の計測値を示す図。
【図４】従来の中空部閉塞検査方法を適用した場合（整流化コマ無しの場合）における風速の計測値を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１ 中空部閉塞検査装置
２ エア供給手段
３ 整流化コマ
４ 風速計
５ ワーク（シリンダヘッド）
７ ウォータジャケット
８ 経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造品の中空部閉塞検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造により形成されるエンジンのシリンダヘッドの内部には、シリンダヘッドに形成された中空部にて構成されるウォータジャケットが設けられている。ウォータジャケットは、複雑な形状を有しており、シリンダヘッドの内部に形成された空間形状であるため、その形状品質を外観で検査することは出来ない。また、ウォータジャケットは中子を用いて形成されるものであり、シリンダヘッドの品質検査の一つとして中子折れなどによるウォータジャケットの閉塞が無いことを検査する必要がある。
従来から、シリンダヘッドに形成されたウォータジャケットの形状品質確認方法として、ウォータジャケットを構成する中空部の各経路にエアを吹き込み、エアの通気流量の検出により閉塞の有無を検査する方法は公知となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、シリンダヘッドのウォータジャケットの砂詰り検査装置について記載されており、この検査装置は、ウォータジャケット内へ一定圧のエアを供給するエア供給手段とウォータジャケットの下流側でのエア圧の変化を検出する差圧計を主に備え、ウォータジャケット入口部へ一定圧のエアを供給し、その供給圧の変化をウォータジャケットの下流側に配置した差圧計にて測定することにより、砂詰りの有無を検査する装置である。
【０００４】
また、特許文献２においては、鋳造成形品の中子折れ検査方法について記載されており、この検査方法は、周知の超音波探傷試験の原理を利用して探触子による超音波の送受信に基づいて、鋳造成形品（シリンダヘッド）の中子の折れを検出する検査方法である。
【特許文献１】実開平４−３４６４６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているような検査装置により、通気流速でウォータジャケットの閉塞の有無を検査する場合、ウォータジャケットの形状が複雑なため、流速が安定せず誤検知が発生してしまうという課題がある。すなわち、特許文献１に記載されている検査装置では、ウォータジャケットのように中空部形状が複数の経路から構成される場合には、エアを供給する通気経路に隣接する別経路にもエアが流れることで通気経路出口側近傍でエアの乱流が起こってしまい、安定した風速の計測が出来なくなるため、ウォータジャケットが良品である場合でも不良と判定されてしまう虞がある。
【０００６】
具体的には、閉塞の有無を検査する経路における全開状態（経路に全く詰まりがない状態）のエアの通気流量、および全閉塞状態（経路が完全に詰まっている状態）のエアの通気流量を予め測定し、各測定値の３σの値をとったときに両者の値が重ならない流量域で良品（全開）と不良品（全閉塞）とを判定する閾値を設定し、この閾値に基づき検査判定を行うような場合においては、上述した理由により、エアの乱流が発生し通気流量が安定しないため、図４に示すように、全開時における通気流量値の３σの範囲である良品域（図４のＯＫ 平均−３σ）と、全閉時における通気流量値の３σの範囲である不良品域（図４のＮＧ 平均−３σ）が重なってしまい、誤検知が発生してしまうという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、エアの乱流を整流化させることにより、安定した検査が可能となる鋳造品の中空部閉塞検査装置及び検査方法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】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査装置であって、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍に設置され、該一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給するエア供給手段と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段と、
前記整流化手段の下流側に設置され、該整流化手段から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、
前記整流化手段は、整流化コマであるものである。
【００１１】
請求項３においては、
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査方法であって、
前記鋳造品を所定位置に位置決めする位置決め工程と、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍にエア供給手段を設置するエア供給手段設置工程と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に整流化手段を介して風速計測手段を設置する風速計測手段設置工程と、
前記エア供給手段により前記閉塞の有無を検査する経路の一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給し、前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍から排出されるエアを前記整流化手段により整流化し、当該整流化されたエアの風速を前記風速計測手段により計測する風速計測工程と、を具備するものである。
【００１２】
請求項４においては、
前記風速計測工程の後に、前記風速計測工程により計測されたエアの風速に基づき、前記閉塞の有無を検査する経路における閉塞の有無を判定する判定工程を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、閉塞の有無を検査する経路のエアの出口近傍に整流化手段を設置することで、別経路から回ってきたエアによる乱流を整流化させることができるため、風速の計測値が安定し、検査精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本実施形態に係る鋳造品の中空部閉塞検査装置は、鋳造品の一例である内燃機関のシリンダヘッドの中空部であるウォータジャケットの所定の経路入口部にエア供給手段を装着し、このエア供給手段から一定圧のエアを供給し、経路入口部より経路下流側である経路出口部から排出されるエアの風速を検出し、中子折れや砂詰まり等による閉塞の検査を行う装置である。
なお、本実施形態における「閉塞の有無を検査する」とは、検査する経路が全開状態（全く閉塞していない状態）もしくは全閉塞状態（完全に閉塞している状態）かどうかを検査することをいうが、特に限定するものではなく、全開状態と全閉塞状態との間の状態（例えば、断面形状において経路の一部が閉塞している状態）を風速の計測値により検査してもかまわない。以下、本実施形態に係る鋳造品の中空部閉塞検査装置について具体的に説明する。
【００１５】
中空部閉塞検査装置１は、図１に示すように、複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット７が設けられたシリンダヘッドであるワーク５の閉塞の有無を検査するための検査装置である。中空部閉塞検査装置１は、エア供給手段２、整流化手段である整流化コマ３及び風速計測手段である風速計４を主に備えている。
中空部閉塞検査装置１は、検査対象物であるワーク５を所定位置にセットして、閉塞の有無を検査するために経路８にエアを所定圧力及び所定風量にて通気させて風速計４により通気流速を計測することにより経路８が全開状態か全閉塞状態かどうかを検査する装置である。
本実施形態におけるワーク５は、内燃機関におけるシリンダヘッドであり、検査部位としては、シリンダヘッドの内部に形成された冷却水を通す複数の経路からなるウォータジャケット７である。
経路８は、複数の経路を有するウォータジャケット７の一つの経路であり（図１点線部参照）、中空部閉塞検査装置１の検査対象となる経路の一例である。
なお、検査対象となる経路としては、図１に示した経路８に限定するものではなく、ウォータジャケット７の任意の経路を適宜検査対象とすることが可能である。
【００１６】
エア供給手段２は、図１に示すように、ウォータジャケット７の経路８の一端近傍に設置され、該一端近傍から経路８にエアを供給する手段であり、エアノズル６と、エア供給源１４とから主に構成されている。
エアノズル６は、その一端にエア噴出口６ａを有しており、エアノズル６の長手方向中途部の周囲にはゴムからなるシール部材６ｂを備えている。
エア供給源１４は、エアノズル６の他端に接続されており、該エアノズル６を介してエアを所定圧力及び所定風量にて供給することが可能である。
また、エアノズル６は、その先端部をウォータジャケット７の経路８の一端近傍（本実施形態においてはエアを供給する入口近傍となる開口部９）に差し込み、シール部材６ｂの一端をワーク５表面に密着させた状態で固定して開口部９をシールすることで開口部９からエアが漏れないように設置することが可能である。このようにエアノズル６を開口部９に設置した状態にて、エア供給源１４を駆動制御することで、エアノズル６のエア噴出口６ａからエアを一定圧力と一定風量にて所定方向（経路８出口方向）に噴射することが可能である。
なお、エアノズル６から噴射するエアの圧力と風量は、ワーク５が有するウォータジャケット７（中空部）の形状・大きさ等に応じて適宜変更することは可能である。
【００１７】
風速計４は、整流化コマ３の下流側に設置され、該整流化コマ３から排出されるエアの風速を計測する手段である。
【００１８】
整流化コマ３は、図１に示すように、テーパ状の貫通孔３ａを備えた部材であり、該貫通孔３ａの一端が貫通孔３ａの他端よりも広い断面形状を有するものであり、該貫通孔３ａの一端が、経路８の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する手段である。すなわち、大径に形成される整流化コマ３の一端側（上流側）開口部から入るエアを整流化して、小径に形成される他端側（下流側）開口部から排出することでエアを乱流から整流へと整流化することが可能である整流化手段である。
【００１９】
本実施形態に係る風速計４及び整流化コマ３においては、図１に示すように、側面視Ｌ字状部材である風速計測治具１０の内部に一体的に組付けられている。整流化コマ３（貫通孔３ａ）の他端は排出路１３を介して風速計４の風速検知部４ａに連通している。また、風速計測治具１０の一端には、緩衝部材１１（本実施形態においてはゴム部材）が配設されており、経路８の他端近傍である開口部１２の周縁部のワーク５表面に緩衝部材１１の一端を当接させることで、ワーク５と風速計測治具１０との当接部分をシールして、開口部１２から排出されるエアを当該当接部分から漏らさないように整流化コマ３内に導くことが可能となっている。
こうして、風速計測治具１０の内部に風速計４及び整流化コマ３を一体的に組付けることで、風速計４及び整流化コマ３を一体的に移動させて所定位置に容易に設置することが可能となる。
なお、本実施形態においては、整流化手段として、テーパ状の貫通孔３ａを有する整流化コマ３を用いたが、特に限定するものではなく、例えば、貫通孔３ａ内に多孔タイプの仕切りもしくは羽根状部材を配設して整流化コマを構成し、エアの乱流をより効率的に整流化させることも可能である。
また、本実施形態においては、整流化コマ３を風速計測治具１０に組みつけた状態で用いているが、特に限定するものではなく、経路８の他端近傍（開口部１２近傍）と風速計測手段である風速計４（風速検知部４ａ）との間に整流化手段を介装できればよく、例えば、経路８の開口部１２近傍に整流化コマの一端を設置した後で、整流化コマの他端に風速計４の風速検知部４ａを設置するように構成することも可能である。
【００２０】
また、上述した中空部閉塞検査装置１においては、エア供給手段２及び風速計４（風速計測治具１０）のそれぞれを制御手段（図示せず）に接続して、該制御手段により、自動的にエアの供給およびエアの風速の計測をするように構成することも可能である。このように検査装置を構成した場合、制御手段は、あらかじめ設定されている圧力及び風量により経路８の一端近傍である開口部９近傍からエアを自動的に供給し、経路８の他端近傍である開口部１２から排出されるエアを整流化コマ３を介して風速を自動的に計測することが可能である。さらに、この風速の計測結果を、所定の良否判定条件に基づいて良品か不良品かどうかを判定することが可能であり、例えば、予め算出しておいた良品（全開）についての風速の測定値について算出した３σの範囲の値と、不良品（全閉塞）についての風速の測定値について算出した３σの範囲の値との間に設定した閾値に基づき、良否判定することが可能である。
【００２１】
以上のように、本実施形態に係る中空部閉塞検査装置１は、
複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット７が設けられた鋳造品であるワーク５の閉塞の有無を検査するための検査装置であって、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍に設置され、該一端近傍から経路８に対してエアを供給するエア供給手段２と、
前記閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段である整流化コマ３と、
前記整流化コマ３の下流側に設置され、該整流化コマ３から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備えるものである。
これにより、閉塞の有無を検査する経路８のエアの出口近傍に整流化手段である整流化コマ３を設置することで、別経路から回ってきたエアによる乱流を整流化させることができるため、風速の計測値が安定し、検査精度を向上させることができる。
【００２２】
次に、上述した中空部閉塞検査装置１を用いた中空部閉塞検査方法について説明する。
【００２３】
中空部閉塞検査方法は、図２に示すように、位置決め工程Ｓ１０、エア供給手段設置工程Ｓ２０、風速計測手段設置工程Ｓ３０、風速計測工程Ｓ４０及び判定工程Ｓ５０を有している。以下、各工程について具体的に説明する。
【００２４】
位置決め工程Ｓ１０は、ワーク５を所定位置に位置決めする工程である。
すなわち、位置決め工程Ｓ１０では、ワーク５を中空部閉塞検査装置１上の載置台（図示せず）の所定位置に固定することで、位置決め行う。
位置決め工程Ｓ１０が終了したら、エア供給手段設置工程Ｓ２０に移行する。
【００２５】
エア供給手段設置工程Ｓ２０は、ウォータジャケット７が有する複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍にエア供給手段を設置する工程である。
すなわち、エア供給手段設置工程Ｓ２０では、ウォータジャケット７形状の閉塞の有無を検査したい経路８の入口近傍にエア供給手段２のエアノズル６の先端を差し込み、シール部材６ｂにより開口部９を塞いでシールを行う。
エア供給手段設置工程Ｓ２０が終了したら、風速計測手段設置工程Ｓ３０に移行する。
【００２６】
風速計測手段設置工程Ｓ３０は、閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍に整流化手段である整流化コマ３を介して風速計測手段である風速計４を設置する工程である。
すなわち、風速計測手段設置工程Ｓ３０では、ウォータジャケット７形状の閉塞の有無を検査したい経路８の出口近傍である開口部１２の周縁部に風速計４を具備した風速計測部材１０の一端を当接させて設置する。
風速計測手段設置工程Ｓ３０が終了したら、風速計測工程Ｓ４０に移行する。
なお、エア供給手段設置工程Ｓ２０と風速計測手段設置工程Ｓ３０とは、同時に行うことも可能であり、風速計測手段設置工程Ｓ３０をエア供給手段設置工程Ｓ２０の前に行うことも可能であり、これらの工程の順序は適宜設定することが可能である。
【００２７】
風速計測工程Ｓ４０は、エア供給手段２により閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍から経路８に対してエアを供給し、経路８の他端近傍から排出されるエアを整流化手段である整流化コマ３により整流化し、当該整流化されたエアの風速を風速計測手段である風速計４により計測する工程である。
すなわち、風速計測工程Ｓ４０では、エア供給手段設置工程Ｓ２０と風速計測手段設置工程Ｓ３０とによりエア供給手段２と風速計測手段（風速計測治具１０）とがそれぞれワーク５に設置された状態で、エア供給手段２によりエアノズル６の先端にあるエア噴出口６ａから一定圧力及び一定風量のエアを検査したい経路８の方向（図１においては右方）に向けて供給を行うことで、このエアは経路８や別経路を流れていく。経路８を通過してきたエア及び別経路を通過してきたエアは、経路８の出口近傍（開口部１２近傍）にて合流しつつ開口部１２を通じて排出される。排出されたエアは整流化コマ３に入り、該整流化コマ３により乱流が整流化され、整流化コマ３の後段に配置された風速計４によりエアの風速が計測される。
風速計測工程Ｓ４０が終了したら、判定工程Ｓ５０に移行する。
なお、ワーク５は、経路８の入口となる開口部９や経路８の出口となる開口部１２以外にも幾つか開口部を有しており、風速計測時において完全な密閉状態を保っていないが、本実施形態に係る中空部検査方法は通気流量の変化により閉塞の有無を検査する方法であるため、特にそれらを塞ぐ必要もなく、この開口部から外部へ出るエアの量も予め想定して経路８における風速の計測が行われる。
【００２８】
判定工程Ｓ５０は、風速計測工程Ｓ４０の後に、風速計測手段である風速計４により計測されたエアの風速に基づき、閉塞の有無を検査する経路８における閉塞の有無を判定する工程である。
すなわち、判定工程Ｓ５０では、所定の良否判定条件に基づいて良品か不良品かどうかを判定することが可能であり、例えば、予め算出しておいた良品及び不良品の３σ（良品（全開）・不良品（全閉塞）の閾値）に基づき、良否判定することが可能である。つまり、風速計４により計測された風速値が、予め取得している良品について計測した風速値の３σの範囲内の値、または不良品について計測した風速値の３σの範囲内の値のどちらであるかの判定を行う。計測された風速値が良品範囲に入る場合は良品と判定がされ、計測された風速値が不良品範囲に入る場合は不良品であると判定される。
また、良否判定は、良品について計測した風速値の３σの範囲の値と、不良品について計測した風速値の３σの範囲の値との間に設定した閾値に基づいて行うことも可能である。
判定工程Ｓ５０については、以下に具体例を説明する。
【００２９】
次に、上述した中空部閉塞検査方法（整流化コマ有り）を適用した場合の３σ値と従来法（整流化コマ無し）を適用した場合の３σ値との比較を行った。
図３は、本実施形態に係る中空部閉塞検査方法（整流化コマ有り）を適用した場合の風速の取得データ例であり、図４は従来法（整流化コマ無し）を適用した場合の風速の取得データ例である。
図３、図４は、横軸が検査数（Ｎ＝１０）を示し、縦軸が風速の計測値を示すものである。図３、図４は、それぞれにおいて良品（ＯＫ）の各風速値（「◆」にて表示）と良品（ＯＫ）の各風速値に基づく［平均−３σ］の値（実線にて表示）、不良品（ＮＧ）の各風速値（「■」にて表示）と不良品（ＮＧ）の各風速値に基づく［平均＋３σ］の値（点線にて表示）を示したものである。
【００３０】
図４においては、良品（ＯＫ）の［平均−３σ］と不良品（ＮＧ）の［平均＋３σ］との差が、−１７ｍｍ／ｓとなってしまい、良品の下限値と不良品の上限値とが重なった状態となっており、良品と不良品とが区別できない領域が存在する。それに対して、本実施形態における中空部閉塞検査方法を適用した場合は、図３に示すように、［平均−３σ］と［平均＋３σ］との差が１２９ｍｍ／ｓとなり、良品の下限値と不良品の上限値とは重ならず、両者間には十分な間隔を設けることができるため、良品と不良品とが十分に区別可能である。
これらの結果から明らかなように、整流化コマを用いることにより経路８の出口近傍の乱流となったエアが整流化されることにより、風速の計測値が安定し、良品域・不良品域の差が広がり、誤検出の虞がなくなり、検査精度が向上した。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る中空部閉塞検査方法は、
複数の経路を有する中空部であるウォータジャケット６が設けられた鋳造品であるワーク５の閉塞の有無を検査するための検査方法であって、
前記鋳造品であるワーク５を所定位置に位置決めする位置決め工程Ｓ１０と、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍にエア供給手段２を設置するエア供給手段設置工程Ｓ２０と、
前記閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍に整流化手段である整流化コマ３を介して風速計測手段である風速計４を設置する風速計測手段設置工程Ｓ３０と、
前記エア供給手段２により前記閉塞の有無を検査する経路８の一端近傍から経路８に対してエアを供給し、前記閉塞の有無を検査する経路８の他端近傍から排出されるエアを前記整流化手段である整流化コマ３により整流化し、当該整流化されたエアの風速を前記風速計測手段である風速計４により計測する風速計測工程Ｓ４０と、を具備するものである。
これにより、閉塞の有無を検査する経路８のエアの出口近傍に整流化手段である整流化コマ３を設置することで、別経路から回ってきたエアによる乱流を整流化させることができるため、風速の計測値が安定し、検査精度を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る中空部閉塞検査方法は、
前記風速計測工程Ｓ４０の後に、前記風速計測工程Ｓ４０により計測されたエアの風速に基づき、前記閉塞の有無を検査する経路８における閉塞の有無を判定する判定工程Ｓ５０を有するものである。
これにより、精度良くワーク５の良否判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋳造品の中空部閉塞検査装置の全体構成を示す側面模式断面図。
【図２】本実施形態に係る中空部閉塞検査方法のフローを示す図。
【図３】本実施形態に係る中空部閉塞検査方法を適用した場合（整流化コマ有りの場合）における風速の計測値を示す図。
【図４】従来の中空部閉塞検査方法を適用した場合（整流化コマ無しの場合）における風速の計測値を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１ 中空部閉塞検査装置
２ エア供給手段
３ 整流化コマ
４ 風速計
５ ワーク（シリンダヘッド）
７ ウォータジャケット
８ 経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査装置であって、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍に設置され、該一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給するエア供給手段と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段と、
前記整流化手段の下流側に設置され、該整流化手段から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備えることを特徴とする鋳造品の中空部閉塞検査装置。
【請求項２】
前記整流化手段は、整流化コマであることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の中空部閉塞検査装置。
【請求項３】
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査方法であって、
前記鋳造品を所定位置に位置決めする位置決め工程と、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍にエア供給手段を設置するエア供給手段設置工程と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に整流化手段を介して風速計測手段を設置する風速計測手段設置工程と、
前記エア供給手段により前記閉塞の有無を検査する経路の一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給し、前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍から排出されるエアを前記整流化手段により整流化し、当該整流化されたエアの風速を前記風速計測手段により計測する風速計測工程と、を具備することを特徴とする鋳造品の中空部閉塞検査方法。
【請求項４】
前記風速計測工程の後に、前記風速計測工程により計測されたエアの風速に基づき、前記閉塞の有無を検査する経路における閉塞の有無を判定する判定工程を有することを特徴とする請求項３に記載の鋳造品の中空部閉塞検査方法。
【請求項１】
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査装置であって、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍に設置され、該一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給するエア供給手段と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に設置され、該他端近傍から排出されるエアを整流化する整流化手段と、
前記整流化手段の下流側に設置され、該整流化手段から排出されるエアの風速を計測する風速計測手段と、を備えることを特徴とする鋳造品の中空部閉塞検査装置。
【請求項２】
前記整流化手段は、整流化コマであることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品の中空部閉塞検査装置。
【請求項３】
複数の経路を有する中空部が設けられた鋳造品の閉塞の有無を検査するための検査方法であって、
前記鋳造品を所定位置に位置決めする位置決め工程と、
前記複数の経路のうち閉塞の有無を検査する経路の一端近傍にエア供給手段を設置するエア供給手段設置工程と、
前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍に整流化手段を介して風速計測手段を設置する風速計測手段設置工程と、
前記エア供給手段により前記閉塞の有無を検査する経路の一端近傍から閉塞の有無を検査する経路に対してエアを供給し、前記閉塞の有無を検査する経路の他端近傍から排出されるエアを前記整流化手段により整流化し、当該整流化されたエアの風速を前記風速計測手段により計測する風速計測工程と、を具備することを特徴とする鋳造品の中空部閉塞検査方法。
【請求項４】
前記風速計測工程の後に、前記風速計測工程により計測されたエアの風速に基づき、前記閉塞の有無を検査する経路における閉塞の有無を判定する判定工程を有することを特徴とする請求項３に記載の鋳造品の中空部閉塞検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１２５４７９（Ｐ２０１０−１２５４７９Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０１３７９（Ｐ２００８−３０１３７９）
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３９３０１１０３８）菱栄エンジニアリング株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３９３０１１０３８）菱栄エンジニアリング株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
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