(57)【要約】【課題】  開口端を有する中空部が形成された鋳造成形体から中子を除去する中子除去装置において、中空部の深部に残留した中子の除去を容易にする。【解決手段】  中子除去装置１０であって、基台１１に設けられた支持台１２と、支持台に支持されたシリンダヘッド１の中空部６に進入可能なように、基台に進退可能に支持されたガイドパイプ３３と、ガイドパイプ内に回転自在かつ進退自在に支持され、その先端がガイドパイプの先端から突出した中空のフレキシブルシャフト３５と、フレキシブルシャフトを軸線回りに回転させると共にガイドパイプに対して進退させる駆動装置２６、２７、２８、５１と、フレキシブルシャフトの先端に結合され、噴射孔４１ａを有するヘッド３７と、フレキシブルシャフト内に延設され、ヘッドとエアコンプレッサ５８とを連通する可撓性の流体供給管６１とを有するようにした。【選択図】    図１
2014087810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端を有する中空部が崩壊性の中子によって形成された鋳造成形体から前記中子を除去する中子除去装置であって、
基台と、
前記鋳造成形体を支持するべく、前記基台に設けられた支持台と、
前記支持台に支持された前記鋳造成形体の前記開口端を通過して、一端である先端から前記中空部に進入可能なように、前記基台に進退可能に支持されたガイドパイプと、
前記ガイドパイプ内に回転自在かつ進退自在に支持され、一端である先端が前記ガイドパイプの先端から突出した中空のフレキシブルシャフトと、
前記フレキシブルシャフトの先端と相反する基端側に設けられ、前記フレキシブルシャフトを軸線回りに回転させると共に、前記ガイドパイプに対して進退させる駆動装置と、
前記フレキシブルシャフトの先端に結合され、噴射孔を有するヘッドと、
前記フレキシブルシャフト内に延設され、前記ヘッドと流体供給源とを連通する可撓性の流体供給管と
を有することを特徴とする中子除去装置。
【請求項２】
前記フレキシブルシャフトは、コイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の中子除去装置。
【請求項３】
前記ガイドパイプに対する前記フレキシブルシャフトの位置を検出するための位置検出装置と、
前記フレキシブルシャフトの回転を検出するためのシャフト回転検出装置と
を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中子除去装置。
【請求項４】
前記鋳造成形体は、非磁性体からなり、前記ヘッドは、強磁性体を有し、当該中子除去装置は、前記基台に支持されて前記鋳造成形体の外面側に配置され、磁界を利用して前記ヘッドの位置を検出するヘッド位置検出装置を更に有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の中子除去装置。
【請求項５】
前記ヘッドは、外面に凸部及び凹部の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の中子除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開口端を有する中空部が崩壊性の中子によって形成された鋳造成形体から中子を除去する中子除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空部を有する鋳造成形体の製造において、骨材としての中子砂とバインダとを加熱成形した崩壊性の中子が使用されることがある。鋳造成形体を形成した後、中子は鋳造時の余熱や熱処理によるバインダの焼失によって脆くなり、その後の振動（打撃）工程によって崩壊して成形体から除去される。しかしながら、中子の一部が、中空部の壁面に付着し、残留する場合がある。このような中子の残留物の有無を検出するために、鋳造成形体の中空部に挿入され、中子を掻き出すブラシと、ブラシによって鋳造成形体外に掻き出された中子を検出する砂検出手段とを備えた砂残り検査装置がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５９８８０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばシリンダヘッドのような鋳造成形体では、中空部が複数の分岐した通路を有すると共に、各通路が複雑に湾曲しているため、棒状のブラシを単に挿入するだけでは、中空部の所定の深部にブラシを到達させることができないという問題がある。また、ブラシが所定の深部に到達したとしても、中子を掻き出すためにブラシを作動（回転）させることが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、開口端を有する中空部が崩壊性の中子によって形成された鋳造成形体から中子を除去する中子除去装置において、中空部の深部に残留した中子の除去を容易にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、開口端（７）を有する中空部（６）が崩壊性の中子によって形成された鋳造成形体（１）から前記中子を除去する中子除去装置（１０）であって、基台（１１）と、前記鋳造成形体を支持するべく、前記基台に設けられた支持台（１２）と、前記支持台に支持された前記鋳造成形体の前記開口端を通過して、一端である先端が前記中空部に進入可能なように、前記基台に進退可能に支持されたガイドパイプ（３３）と、前記ガイドパイプ内に回転自在かつ進退自在に支持され、一端である先端が前記ガイドパイプの先端から突出した中空のフレキシブルシャフト（３５）と、前記フレキシブルシャフトの先端と相反する基端側に設けられ、前記フレキシブルシャフトを軸線回りに回転させると共に、前記ガイドパイプに対して進退させる駆動装置（２６、２７、２８、５１）と、前記フレキシブルシャフトの先端に結合され、噴射孔（４１ａ）を有するヘッド（３７）と、前記フレキシブルシャフト内に延設され、前記ヘッドと流体供給源（５８）とを連通する可撓性の流体供給管（６１）とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、中空部の形状に合せてガイドパイプが屈曲している場合にも、フレキシブルシャフトはガイドパイプ内において変形しつつ回転することができる。これにより、ヘッドがフレキシブルシャフトと共に回転し、残留した中子を掻き出すことができる。また、可撓性を有するフレキシブルシャフトがガイドパイプの先端から突出することによって、中空部が屈曲している場合にもヘッドが中空部の深部へと進入することができる。また、回転するヘッドから流体を噴き出すことによって、効率良く残留した中子を除去することができる。
【０００８】
上記の発明において、前記フレキシブルシャフトは、コイルばねであってもよい。
【０００９】
この構成によれば、フレキシブルシャフトを簡素な構成とすることができる。
【００１０】
上記の発明において、中子除去装置は、前記ガイドパイプに対する前記フレキシブルパイプの位置を検出するための位置検出装置（２９）と、前記フレキシブルシャフトの回転を検出するためのシャフト回転検出装置（６０）とを更に有してもよい。
【００１１】
この構成によれば、中子除去動作が行われた否か、すなわちヘッドが所定の位置で回転したか否かを概ね判断することができる。
【００１２】
上記の発明において、前記鋳造成形体は、非磁性体からなり、前記ヘッドは、強磁性体を有し、当該中子除去装置は、前記基台に支持されて前記鋳造成形体の外面側に配置され、磁界を利用して前記ヘッドの位置を検出するヘッド位置検出装置（１４）を更に有してもよい。ヘッド位置検出装置は、例えば磁石による吸引作用や、誘電相互作用を利用して強磁性体であるヘッドを検出する。
【００１３】
この構成によれば、磁界を利用して鋳造成形体の外部から、中空部に位置するヘッドの位置を確認することができる。
【００１４】
上記の発明において、前記ヘッドは、外面に凸部（４３）及び凹部の少なくとも一方を有してもよい。
【００１５】
この構成によれば、凸部又は凹部が中空部の壁面に付着した中子に引っ掛かることによって中子の除去が促進される。
【発明の効果】
【００１６】
以上の構成によれば、開口端を有する中空部が崩壊性の中子によって形成された鋳造成形体から中子を除去する中子除去装置において、中空部の深部に残留した中子の除去が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る中子除去装置を示す平面図
【図２】掻き出しシャフト装置を一部破断して示す平面図
【図３】ヘッド位置検出装置を示す平面図
【図４】ヘッド位置検出装置を示す側面図
【図５】ヘッド位置検出装置の動作を示す説明図
【図６】変形実施形態に係るヘッド位置検出装置の構成を示す平面図
【図７】変形実施形態に係る掻き出しシャフト装置及びヘッド誘導装置を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明をシリンダヘッド内に残留した中子を除去するための中子除去装置に適用した例について説明する。
【００１９】
図１に示すように、自動車エンジン用のシリンダヘッド１は、その内部に燃焼室（図示しない）に連通した吸気ポート２及び排気ポート３、各排気ポート３が連通した排気チャンバ４、排気チャンバ４に連通したＥＧＲ通路５等を含む中空部６を有している。シリンダヘッド１は、複数の排気ポート３が１つの排気チャンバ４に連続し、排気チャンバ４の一端がシリンダヘッド１の側面に排気口７として開口端を形成している。成形直後のシリンダヘッド１では、ＥＧＲ通路５は排気チャンバ４のシリンダ列方向における側部から延出し、その内端は行き止まり部（袋小路）となっている。ＥＧＲ通路５の内端はシリンダヘッド１の側面に近接した位置に配置されている。ＥＧＲ通路５は、後の工程におけるドリルによる穿孔によって、シリンダヘッド１の吸気側の側面に連通される。
【００２０】
シリンダヘッド１は、非磁性体であるアルミニウム合金からなり、金属製の鋳型を使用したダイカストによって成形される。シリンダヘッド１の中空部６は、鋳型内に配置される中子によって形成される。中子は、崩壊性中子であって、砂である中子骨材とバインダとの混合物を所定の形状に成形したものであり、表面にコーティングを含んでもよい。中子骨材は、例えば硅砂やジルコンサンド、クロマイトサンド、セラビーズ等であり、バインダは例えばフラン樹脂やフェノール樹脂等の有機物やセメントや水ガラス等の無機物であってもよい。中子は、シリンダヘッド１の鋳造時の余熱等によってバインダが劣化し、崩壊し易くなる。中子骨材は、バインダとなる樹脂によって表面がコーティングされていてもよい。鋳造後に、ノックアウトマシン等によってシリンダヘッド１に振動（打撃）が加えられ、中空部６に存在する中子は崩壊し、シリンダヘッド１の外部に取り除かれる。このとき、中空部６の一部に、中子が付着し残留することがある。
【００２１】
図１に示すように、中子除去装置１０は、床面に対して載置される基台１１、基台１１に支持された支持台１２、掻き出しシャフト装置１３、及びヘッド位置検出装置１４を有している。支持台１２は、上部に水平な支持面を有している。支持台１２は、シリンダヘッド１を支持面上に支持する。シリンダヘッド１を支持面の所定の位置に固定するために、支持台１２に位置決めピンやクランプを設けてもよい。
【００２２】
掻き出しシャフト装置１３は、基台１１に結合されたベース１７を有している。ベース１７の上面には、水平面に沿って直線状に延在する第１ガイドレール１８が設けられている。第１ガイドレール１８には、第１ガイドレール１８に沿ってスライド移動可能に第１スライダ１９が支持されている。ベース１７には第１スライダ１９を駆動するための第１エアシリンダ２１が設けられている。第１エアシリンダ２１は、ベース１７に固定されたシリンダ２２と、シリンダ２２内に受容されたピストン（図示しない）と、ピストンに一端が結合される一方、他端がシリンダ２２の外方に突出したピストンロッド２３と有している。ピストンロッド２３の他端は、第１スライダ１９に結合されたブラケット２４に連結されている。第１エアシリンダ２１に圧縮空気が供給又は排出されることによって、ピストンロッド２３がシリンダ２２に対して出没し、第１スライダ１９がベース１７に対して前進位置と後退位置との間で移動する。第１スライダ１９は、前進位置において支持台１２（シリンダヘッド１）に近接し、後退位置において支持台１２（シリンダヘッド１）から離間する。
【００２３】
第１スライダ１９の上面には、直線状の第２ガイドレール２５が第１ガイドレール１８と平行に延設されている。第２ガイドレール２５には、第２ガイドレール２５に沿ってスライド移動可能に第２スライダ２６が支持されている。第２スライダ２６と第１スライダ１９との間には、第１電動モータ２７によって駆動されるラックアンドピニオン機構２８が設けられている。ラックアンドピニオン機構２８は、第１スライダ１９上に第２ガイドレール２５と平行に延設されたラックと、第２スライダ２６に回転可能に支持されたピニオンとを有し、第１電動モータ２７がピニオンを回転させることによって、第２スライダ２６が第１スライダ１９に対して移動するように構成されている。第２スライダ２６は、第１スライダ１９に対して、支持台１２側に最も近接した前進位置と、支持台１２から離間する方向に最も移動した後退位置との間で移動可能である。他の実施形態では、第２スライダ２６を第１スライダ１９に対して移動させるために、ラックアンドピニオン機構２８に代えて、エアシリンダやリニアモータ等の公知の駆動装置を適用してもよい。
【００２４】
第１スライダ１９には、第１スライダ１９に対して前進位置に位置する第２スライダ２６を検出するための第２スライダ位置センサ２９が設けられている。第２スライダ位置センサ２９は、ポテンショスタットや機械的なリミットスイッチ等の公知のセンサであってもよい。また、第２スライダ位置センサ２９は、第１電動モータ２７の回転角を検出することによって、第２スライダ２６の位置を検出する回転角センサであってもよい。
【００２５】
第１スライダ１９上には、第１スライダ１９に設けられたクランプ３１によってガイドパイプ３３が変位不能に支持されている。ガイドパイプ３３は、両端が開口した断面円形の筒体であり、その一端である先端近傍に緩やかに湾曲した屈曲部３４を有している。ガイドパイプ３３は、先端と相反する基端においてクランプ３１に支持され、基端側部分が第１ガイドレール１８の延在方向と平行になるように第１スライダ１９に対して配置されている。ガイドパイプ３３は先端側が第１スライダ１９から支持台１２側に突出するように設けられている。ガイドパイプ３３の屈曲部３４は、シリンダヘッド１の中空部６の形状に応じて屈曲角度が適宜設定されている。屈曲部３４は、円弧形状のような曲線形状としてもよく、不必要な場合には省略してもよい。
【００２６】
図２に示すように、ガイドパイプ３３の内部には、ガイドパイプ３３の屈曲部３４の形状に応じて変形可能な中空のフレキシブルシャフト３５がガイドパイプ３３に対して軸線回りに回転可能かつ軸線方向に進退可能に挿入されている。本実施形態では、フレキシブルシャフト３５はコイルばね状に形成されたスプリングシャフトである。他の実施形態では、フレキシブルシャフト３５は、可撓性を有する樹脂パイプや、金属繊維を織成した可撓性のパイプであってもよい。フレキシブルシャフト３５の両端は、ガイドパイプ３３の両端部からそれぞれ突出している。
【００２７】
フレキシブルシャフト３５の先端（ガイドパイプ３３の先端から突出する端部）には、ヘッド３７が結合されている。ヘッド３７は、強磁性体である鉄系金属から形成されている。ヘッド３７は、先端側に配置された半球形の衝当部３８と、衝当部３８に対して段違いに縮径され、フレキシブルシャフト３５の先端内へと突入した円柱状の結合端３９とを有している。ヘッド３７は、衝当部３８と結合端３９との境界に形成された段部及び結合端３９の外周面において、フレキシブルシャフト３５に溶接等によって結合されている。ヘッド３７には、衝当部３８の外面に開口した噴射孔４１ａと結合端３９の端面とを連通する貫通孔４１が形成されている。結合端３９側の貫通孔４１の開口端周縁には、円筒状の接続ボス４２が突設されている。ヘッド３７の衝当部３８の外面には、凸部４３が周方向に間隔をおいて複数形成されている。凸部４３は、ヘッド３７の軸線方向に沿って延在してもよいし、螺旋状に延在してもよい。他の実施形態では、ヘッド３７の衝当部３８の外面には、凸部４３に代えて、或いは凸部４３と共に凹部が形成されていてもよい。
【００２８】
図１に示すように、第２スライダ２６には、第２電動モータ５１及び第２電動モータ５１の出力軸に連結された減速機５２が設けられている。フレキシブルシャフト３５の基端は、減速機５２の出力軸に連結軸５３を介して結合されている。図２に示すように、連結軸５３は、大径部５４と、大径部５４に対して段違いに縮径された小径部５５とを同軸に有している。小径部５５はフレキシブルシャフト３５の基端内部に挿入され、大径部５４の端面及び小径部５５の外周面がフレキシブルシャフト３５に溶接等によって結合されている。連結軸５３には、一端が小径部５５の端面に開口する一方、他端が大径部５４の端面（図示しない）に開口した空気供給通路５７が形成されている。空気供給通路５７の大径部５４側の開口端は、カップリングや電磁弁を備えた可撓性の管６２を介してエアコンプレッサ（空気供給源）５８に連続している（図１参照）。図２に示すように、小径部５５の空気供給通路５７の開口端周縁には、接続ボス５９が突設されている。
【００２９】
フレキシブルシャフト３５の内部には、可撓性を有する空気供給管６１が延設されている。空気供給管６１は、一端の内部に連結軸５３の接続ボス４２が挿入され、他端の内部にヘッド３７の接続ボス５９が挿入され、空気供給通路５７と貫通孔４１とを連通している。
【００３０】
図１に示すように、第２電動モータ５１には、回転を検出するための回転センサ６０が設けられている。
【００３１】
以上の構成によって、掻き出しシャフト装置１３は、第１エアシリンダ２１の伸縮によって第１スライダ１９に支持されたガイドパイプ３３がフレキシブルシャフト３５及びヘッド３７と共に基台１１に対して進退する。また、第１電動モータ２７が回転することによって、第２スライダ２６が第１スライダ１９に対して移動し、フレキシブルシャフト３５の先端（ヘッド３７）のガイドパイプ３３からの突出長さが変化する。また、第２電動モータ５１の回転によってフレキシブルシャフト３５及びヘッド３７がガイドパイプ３３に対して回転する。また、エアコンプレッサ５８から圧送された空気が、電磁弁の開閉によって空気供給通路５７、空気供給管６１、ヘッド３７の貫通孔４１を通過して噴射孔４１ａから噴射される。
【００３２】
図３及び図４に示すように、ヘッド位置検出装置１４は、検出装置台６３を介して基台１１に支持されている。検出装置台６３は、基台１１にボルトによって結合されたシリンダ台６４と、シリンダ台６４に支持された第２エアシリンダ６５とを有している。第２エアシリンダ６５は、シリンダ６６と、シリンダ６６に受容されたピストン（図示しない）と、一端がピストンに結合される一方、他端がシリンダ６６から突出したピストンロッド６７とを有している。第２エアシリンダ６５は、圧縮空気が供給されることによって、ピストンロッド６７がシリンダ６６に対して出没（進退）する。ヘッド位置検出装置１４は、ピストンロッド６７の先端に支持され、第２エアシリンダ６５の伸縮によって基台１１に対して前進位置と後退位置との間で移動する。ヘッド位置検出装置１４は、前進位置においてシリンダヘッド１（支持台１２）に近接し、後退位置においてシリンダヘッド１（支持台１２）から離間する。
【００３３】
ヘッド位置検出装置１４は、ピストンロッド６７の先端に結合されたピン支持体７１と、ピン支持体７１に形成された直線状の貫通孔に軸線方向にスライド移動可能に支持された柱状のスライドピン７２とを有している。スライドピン７２は、支持台１２側に配置された一端である先端と、相反する他側の端部である基端とを有し、先端及び基端がピン支持体７１からそれぞれ突出している。スライドピン７２の先端には磁石７３が設けられており、基端には円板状の遮光板７４が直交するようにボルト締結されている。スライドピン７２の先端は、他の部分に対して段違いに拡径されており、先端と遮光板７４とがピン支持体７１に突き当たることによってスライドピン７２のピン支持体７１に対する軸線方向への変位範囲が所定の範囲に規定されている。
【００３４】
ピン支持体７１と遮光板７４との間には圧縮コイルばね７５が介装されている。スライドピン７２は、圧縮コイルばね７５によって、基端がピン支持体７１から突出する方向に付勢されている。すなわち、通常時においては、スライドピン７２の先端はピン支持体７１側に没入し、先端の突出長さが最も短くなっている。このピン支持体７１に対するスライドピン７２の位置を基端側位置（初期位置）という。スライドピン７２は、先端側に強磁性体が存在するときに、磁石７３の引力によって圧縮コイルばね７５の付勢力に抗して先端がピン支持体７１から突出する方向に移動する。ピン支持体７１からのスライドピン７２の先端の突出長さが最も長くなるときのスライドピン７２の位置を先端側位置という。
【００３５】
ピン支持体７１には、遮光板７４の位置を検出するための光学センサ８１が設けられている。本実施形態では、光学センサ８１は赤外線センサであり、アーム８２を介してピン支持体７１に支持された投光素子８４及び受光素子８５を有している。スライドピン７２が基端側位置に位置するときには、投光素子８４及び受光素子８５の間に遮光板７４が存在せず、受光素子８５は投光素子８４からの赤外線を検出する。一方、スライドピン７２が先端側に移動した場合には、投光素子８４及び受光素子８５の間に遮光板７４が進入し、受光素子８５が投光素子８４からの赤外線を検出できなくなる。
【００３６】
中子除去装置１０は、第１及び第２エアシリンダ２１、６５と、第１電動モータ２７と、第２電動モータ５１と、エアコンプレッサ５８と空気供給通路５７との間に設けられた電磁弁とを制御する制御装置９０を有している。また、制御装置９０は、第２スライダ位置センサ２９及びヘッド位置検出装置１４の受光素子８５から信号を受け、掻き出しシャフト装置１３のヘッド３７が所定の位置に到達したか否かを判定し、ヘッド３７が所定の位置に到達していないと判定した場合には、作業が正常ではないとしてモニターやスピーカ等を用いて報知する。また、回転センサ６０からの信号に基づいてフレキシブルシャフト３５の回転が行われたか否かを判断する。
【００３７】
以上のように構成した中子除去装置１０の作用について説明する。以下の説明では、中子除去装置１０が、シリンダヘッド１のＥＧＲ通路５に残留する可能性がある中子を除去する例について説明する。中子除去装置１０を使用する前に、鋳造後のシリンダヘッド１は、ノックアウトマシンによる振動工程を経て、大部分の中子が除去された状態となっている。
【００３８】
中子除去装置１０の作動前に、シリンダヘッド１は、支持台１２上に、排気口７が掻き出しシャフト装置１３側を向いた所定の位置に載置される。このとき、図示しない位置決めピンによってシリンダヘッド１は支持台１２上の所定の位置に固定される。
【００３９】
最初に、制御装置９０は、掻き出しシャフト装置１３の第１エアシリンダ２１を駆動して第１スライダ１９をベース１７に対して前進させ、ガイドパイプ３３の先端をフレキシブルシャフト３５及びヘッド３７と共に、シリンダヘッド１の排気口７を通して中空部６（排気チャンバ４及びＥＧＲ通路５）内へと挿入する。これにより、ガイドパイプ３３は、ベース１７に対して最も前進した位置に配置される。次に、第１電動モータ２７を駆動して第２スライダ２６を第１スライダ１９に対して移動させ、フレキシブルシャフト３５の先端及びヘッド３７のガイドパイプ３３の先端に対する突出長さを増大させる。これにより、ヘッド３７は中空部６の深部へと更に移動する。このとき、フレキシブルシャフト３５が弾性変形し、ヘッド３７が中空部６の壁面を摺動しつつ深部へと進むことができる。制御装置９０は、第２スライダ位置センサ２９からの信号を受けて第２スライダ２６が第１スライダ１９に対して所定の位置に到達したか否か、すなわち、ガイドパイプ３３に対するフレキシブルシャフト３５の先端の突出長さが所定の長さになったか否かを判断する。制御装置９０は、所定の長さになっていないと判断した場合には、モニターやスピーカを用いて警報を発する。フレキシブルシャフト３５の突出長さが所定値にならない要因としては、シリンダヘッド１の支持台１２への設置不良や、シリンダヘッド１の中空部６の形状不良、中子除去不良（中子の残留）、異物の侵入、第２スライダ位置センサ２９の不良等がある。
【００４０】
フレキシブルシャフト３５及びヘッド３７の回転と、噴射孔４１ａからエアの噴き出しとは、フレキシブルシャフト３５の突出長さが所定の値となる前から実行してもよいし、所定の値となった後に実行してもよい。
【００４１】
次に、制御装置９０は、検出装置台６３の第２エアシリンダ６５を伸ばしてヘッド位置検出装置１４を前進させ、図５（Ａ）に示すように、スライドピン７２の先端をシリンダヘッド１のＥＧＲ通路５近傍の側面に当接させる。磁石７３は非磁性体からなるシリンダヘッド１を吸引しない。続いて、図５（Ｂ）に示すように、制御装置９０は第２エアシリンダ６５を収縮させてヘッド位置検出装置１４を後退させる。このとき、ヘッド３７が所定の位置であるＥＧＲ通路５の行き止まり部に到達している場合には、ヘッド３７の先端に設けられた磁石７３が強磁性体であるヘッド３７に吸引され、ピン支持体７１が後退しても、圧縮コイルばね７５の付勢力に抗してヘッド３７がシリンダヘッド１に当接した状態に維持される。これにより、ヘッド３７はピン支持体７１に対して相対的に先端側に移動し、遮光板７４が光学センサ８１によって検出される。一方、ＥＧＲ通路５の行き止まり部に到達していない場合には、スライドピン７２はピン支持体７１と共に後退し、光学センサ８１は遮光板７４を検出しない。制御装置９０は、光学センサ８１からの信号に基づいて、ヘッド３７がＥＧＲ通路５の行き止まり部に到達したか否かを判断する。制御装置９０は、ヘッド３７が所定の位置に到達していないと判断した場合には、モニターやスピーカを用いて警報を発する。第２スライダ位置センサ２９によってフレキシブルシャフト３５が所定の突出長さになったと判断されたにも関わらず、ヘッド３７が所定の位置に到達していないと判断される要因としては、中空部６の形状不良やガイドパイプ３３の変形によって、ヘッド３７がＥＧＲ通路５ではなく、排気ポート３内に挿入されることが考えられる。
【００４２】
ＥＧＲ通路５の行き止まり部に到達したヘッド３７は、回転しながら凸部４３等においてＥＧＲ通路５の壁面に突き当り、また噴射孔４１ａから圧縮空気を噴き出すことによって、壁面に付着した中子を粉砕し、払い除ける。制御装置９０は、第２スライダ位置センサ２９及び光学センサ８１からの信号に基づいてヘッド３７が行き止まり部に到達したと判断し、回転センサ６０からの信号に基づいてフレキシブルシャフト３５の回転が行われたと判断した後、ヘッド３７の位置を所定期間維持し、その後に掻き出しシャフト装置１３のエアシリンダを駆動してガイドパイプ３３及びフレキシブルシャフト３５を後退させ、中空部６から抜き出す。
【００４３】
本実施形態に係る中子除去装置１０は、掻き出しシャフト装置１３が、ガイドパイプ３３と、ガイドパイプ３３に受容されたフレキシブルシャフト３５とを有する構成にしたため、ガイドパイプ３３が屈曲されている場合にもガイドパイプ３３内にてフレキシブルシャフト３５が変形しつつ回転し、ヘッド３７が回転する。また、フレキシブルシャフト３５の先端がガイドパイプ３３から突出するため、ヘッド３７が中空部６の壁面上を摺動し、フレキシブルシャフト３５が変形しながら、ヘッド３７が中空部６の深部へと到達することができる。そのため、中空部６が湾曲した通路を含むような場合にも、その深部に残留した中子に対して回転したヘッド３７を突き当てることができる。ガイドパイプ３３は、フレキシブルシャフト３５の基部側の変形を規制し、中空部６内においてヘッド３７の進入方向を所定の範囲に定める機能を有する。また、ヘッド３７は、回転しながらの接触に加え、噴射孔４１ａから圧縮空気を噴き出すことによって、残留した中子を効率良く除去することができる。
【００４４】
ヘッド位置検出装置１４は、シリンダヘッド１の外面側から磁界を利用した磁気的な相互作用によって、ヘッド３７が中空部６内の所定の位置に存在するか否かを検出する。上述したように、第２スライダ位置センサ２９は、第１スライダ１９に対する第２スライダ２６の位置を検出することによってヘッド３７の位置を概ね判断することができるものの、ヘッド３７が適切にＥＧＲ通路５に進入した場合と、ヘッド３７がＥＧＲ通路５に隣接した排気ポート３に進入した場合とを判別することができない。そのため、測定対象をヘッド３７とするヘッド位置検出装置１４を使用することによって、より正確にヘッド３７の位置を検出することができる。
【００４５】
上記実施形態のヘッド位置検出装置１４の変形例について説明する。図６に示すように、ヘッド位置検出装置１４は、誘電形の近接スイッチ１００であってもよい。近接スイッチ１００は、公知のものを適用してよく、ハウジング１０１と、ハウジング１０１内に支持された検出コイル１０２と、検出コイル１０２に接続された発振回路及び発振状態検出回路を含むＩＣ１０３とを有する。ハウジング１０１は、ブラケット１０４によって、第２エアシリンダ６５のピストンロッド６７の先端に結合されている。近接スイッチ１００は検出コイル１０２に交流磁界を発生させ、検出コイル１０２による磁界中にヘッド３７が接近すると、ヘッド３７に電磁誘導による誘導電流が発生し、熱損失が発生する。この結果、発振回路は発振状態を維持することができなくなり、発振が減衰するため、この発振の減衰を発振状態検出回路が検出することによってヘッド３７の近接スイッチ１００への接近を検出する。すなわち、近接スイッチ１００は、自身の近傍に位置するＥＧＲ通路５内にヘッド３７が存在するか否かを検出する。なお、近接スイッチ１００は、非磁性体からなるシリンダヘッド１の近接は、検出しないように設定されている。
【００４６】
上記の実施形態の掻き出しシャフト装置１３の変形例について説明する。上記の実施形態では、ガイドパイプ３３がフレキシブルシャフト３５の先端近傍まで受容する構成を例示したが、図７に示すように、ガイドパイプ３３はフレキシブルシャフト３５の基端部のみを受容し、フレキシブルシャフト３５の先端側の約半分がガイドパイプ３３から突出するようにしてもよい。これにより、フレキシブルシャフト３５の先端側の可動範囲が増大し、ヘッド３７は中空部６の壁面を摺動し、壁面に沿いながら中空部６の深部へと進入することができる。
【００４７】
また、上記のようにフレキシブルシャフト３５の突出長さを増大させた場合に、ヘッド３７をガイド磁石１１２による吸引力によって所定の移動方向へと導くヘッド誘導装置１１１を中子除去装置１０に設けてもよい。ヘッド誘導装置１１１は、シリンダヘッド１の側面（外面）に沿って移動可能に基台１１に支持されたアーム１１３と、アーム１１３の先端に設けられたガイド磁石１１２とを有する。アーム１１３は、電動モータやエアシリンダ等の公知のアクチュエータによって駆動され、ガイド磁石１１２が所定の軌跡を描くように移動する。本実施形態では、ガイド磁石１１２はシリンダヘッド１の側面上を摺動する。ガイド磁石１１２は、シリンダヘッド１内に位置するヘッド３７をシリンダヘッド１の側面側に吸引し、ヘッド３７は中空部６の壁面に摺接する。このとき、フレキシブルシャフト３５が撓むことによってヘッド３７のガイド磁石１１２側への移動が許容される。フレキシブルシャフト３５が第１スライダ１９及び第２スライダ２６によって中空部６の内方に挿入される際に、ヘッド３７はガイド磁石１１２の移動に伴って中空部６の壁面上を摺動しつつ、所定の経路に沿って誘導され、ＥＧＲ通路５内へと導かれる。このヘッド誘導装置１１１によれば、ヘッド３７が誤った通路に進入することが抑制される。
【００４８】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、支持台１２は、基台１１に対して鉛直方向及び水平方向に変位可能に設けられてもよい。また、支持台１２は基台１１に対して鉛直な軸線を中心として回転可能に設けられてもよい。また、支持台１２を基台１１に対して鉛直方向、水平方向及び回転方向に変位させるための駆動装置を有してもよい。これらの構成によれば、シリンダヘッド１の中空部６の形状及びガイドパイプ３３の形状に応じて、支持台１２を回転させながらガイドパイプ３３を挿入することによって、ガイドパイプ３３を直線状に変位させるだけでは中空部６の深部に挿入できないような場合にも中空部６の形状に沿ってガイドパイプ３３を深部まで到達させることができる。
【００４９】
上記の実施形態では、ヘッド位置検出装置１４は、スライドピン７２の先端がシリンダヘッド１の側面に接触するまでピン支持体７１を前進させた後、ピン支持体７１を後退させ、その際のスライドピン７２のピン支持体７１に対する変位を検出する構成としたが、スライドピン７２の先端がシリンダヘッド１の側面と所定の距離をおいて離間するようにピン支持体７１を配置し、ヘッド３７の接近に伴うスライドピン７２のヘッド３７側への変位を検出するようにしてもよい。
【００５０】
第２スライダ位置センサ２９及びスライドピン７２の変位を検出する光学センサ８１は、公知の電気的或いは磁気的、機械的、光学的なセンサに代えてもよい。また、エアシリンダは、例えばリニアモータやラックアンドピニオン機構等の他の機構に代えてもよい。
【００５１】
上記の実施形態では、ヘッド３７の噴射孔４１ａから圧縮空気を噴き出す構成としたが、圧縮空気に代えて水等の他の流体を噴き出す構成としてもよい。
【００５２】
上記の実施形態は、シリンダヘッド１の中空部６に残留した中子を除去する例として説明したが、本発明はシリンダヘッド１に限らず、中空部６を有する様々な鋳造成形体に使用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…シリンダヘッド、５…ＥＧＲ通路、６…中空部、７…排気口（開口端）、１０…中子除去装置、１１…基台、１２…支持台、１３…掻き出しシャフト装置、１４…ヘッド位置検出装置（先端位置検出装置）、１９…第１スライダ、２１…第１エアシリンダ、２６…第２スライダ、２７…第１電動モータ、２８…ラックアンドピニオン機構、２９…第２スライダ位置センサ、３３…ガイドパイプ、３５…フレキシブルシャフト、３７…ヘッド、４１…噴射孔、４３…凸部、５７…空気供給通路、５８…エアコンプレッサ（流体供給源）、６０…回転センサ（シャフト回転検出装置）、６１…空気供給管、６３…検出装置台、６５…第２エアシリンダ、７１…ピン支持体、７２…スライドピン、７３…磁石、７４…遮光板、７５…圧縮コイルばね、８１…光学センサ、８４…投光素子、８５…受光素子、９０…制御装置、１００…近接スイッチ、１１１…ヘッド誘導装置、１１２…ガイド磁石、１１３…アーム
【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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