(57)【要約】【課題】  流路の閉塞を容易に検査し得る、流路の閉塞検査方法およびその装置を提供する。【解決手段】  流路の閉塞検査装置１０は、両端が開口された中空部２１と、両端が中空部に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路２２とが形成されたワーク２０に対し、流路における閉塞を検知するために使用される。閉塞検査装置は、流路における一方の開口部２２ａのみを含むとともに流路の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室３０を中空部内に区画形成する一対のシール手段３１、３２と、ガスの流量を一定流量に調整する調整手段４０と、調整手段を介して一定流量のガスを背圧室内に供給しているときのガスの背圧を検出する背圧検出手段５０と、背圧検出手段により検出されたガスの背圧に基づいて、流路における閉塞を検知する制御手段６０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開口された中空部と、両端が前記中空部に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路とが形成されたワークに対し、一対のシール手段によって、前記流路における一方の開口部のみを含むとともに前記流路の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室を前記中空部内に区画形成し、
ガスの流量を一定流量に調整する調整手段を介して、一定流量のガスを前記背圧室内に供給し、
ガス供給中におけるガスの背圧に基づいて、前記流路における閉塞を検知してなる流路の閉塞検査方法。
【請求項２】
両端が開口された中空部と、両端が前記中空部に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路とが形成されたワークに対し、前記流路における一方の開口部のみを含むとともに前記流路の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室を前記中空部内に区画形成する一対のシール手段と、
ガスの流量を一定流量に調整する調整手段と、
前記調整手段を介して一定流量のガスを前記背圧室内に供給しているときのガスの背圧を検出する背圧検出手段と、
前記背圧検出手段により検出されたガスの背圧に基づいて、前記流路における閉塞を検知する制御手段と、を有してなる流路の閉塞検査装置。
【請求項３】
前記一対のシール手段のうちの一方を移動する移動手段と、
前記一対のシール手段のうちの他方を固定する固定手段と、
前記ワークを保持し、かつ、前記一方のシール手段が前記他方のシール手段に対して移動する方向に沿ってスライド移動自在な保持手段と、
前記移動手段の作動を制御する移動制御手段と、をさらに有し、
前記移動制御手段は、前記移動手段の作動を制御することによって、前記一方のシール手段を前記ワークに押し当てながら前記保持手段をスライド移動させ、前記ワークを前記他方のシール手段に押し当てることを特徴とする請求項２に記載の流路の閉塞検査装置。
【請求項４】
前記調整手段は、上流側の圧力を一定にすることによって下流側の圧力に拘わらず一定流量のガスを供給可能な音速ノズルから構成されていることを特徴とする請求項２に記載の流路の閉塞検査装置。
【請求項５】
前記ワークは、前記流路が中子を使用して成形される鋳造成形品であることを特徴とする請求項２に記載の流路の閉塞検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに形成された流路の閉塞を検査する、流路の閉塞検査方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用の鋳造成形品であるシリンダヘッドやギヤキャリアなどは、内部に中空形状を備えている。この中空形状を成形するに際して、一般に、シェルモールド法あるいはコールドボックス法により造型した中子を使用している。搬送時や鋳造時において、中子に折れや割れが生じることがある。折れなどが生じた中子を使用して鋳造すると、当該中子によって成形されるべき流路にバリが形成され、流路が閉塞されるという不具合が生じる。なお、本明細書において、「閉塞」という用語には、流路断面が完全に遮断された状態、および流路断面の一部が遮断され流路が狭窄された状態の両者が含まれる。
【０００３】
鋳造成形品を製品として出荷する前には、流路の閉塞の有無が検査される。流路の閉塞検査手法には、目視やファイバースコープによる官能検査のほか、特許文献１に示されるように、流路に供給される流体圧力と流路から排出される流体圧力との差異に基づいて、流路における閉塞を検知する手法がある。特許文献１の検査手法では、流路の入口部にシール材を介して流体供給管を接続し、流路の出口部にシール材を介して流体排出管を接続する。
【特許文献１】特開平０６−２４９７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の検査手法は、流路の入口部および出口部が外部に臨んでいる形状を有する鋳造成形品に対しては簡便に適用できる。
【０００５】
しかしながら、鋳造成形品のなかには、両端が開口された中空部と、両端が中空部に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路とが形成された形状を有するものがある。この流路の閉塞を特許文献１の手法により検査しようとすると、中空部の内部において、一方の開口部に流体供給管を接続し、他方の開口部に流体排出管を接続しなければならない。このため、中空部の断面が比較的小さい場合や、開口部の近傍に凸形状部が存在する場合などにおいては、流体供給管などを開口部に接続することができず、流路の閉塞を検査できない。
【０００６】
本発明の目的は、両端が開口された中空部と、両端が中空部に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路とが形成されたワークに対し、流路の閉塞を容易に検査し得る、流路の閉塞検査方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は下記の手段により達成される。
【０００８】
（１）両端が開口された中空部と、両端が前記中空部に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路とが形成されたワークに対し、一対のシール手段によって、前記流路における一方の開口部のみを含むとともに前記流路の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室を前記中空部内に区画形成し、
ガスの流量を一定流量に調整する調整手段を介して、一定流量のガスを前記背圧室内に供給し、
ガス供給中におけるガスの背圧に基づいて、前記流路における閉塞を検知してなる流路の閉塞検査方法である。
【０００９】
（２）両端が開口された中空部と、両端が前記中空部に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路とが形成されたワークに対し、前記流路における一方の開口部のみを含むとともに前記流路の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室を前記中空部内に区画形成する一対のシール手段と、
ガスの流量を一定流量に調整する調整手段と、
前記調整手段を介して一定流量のガスを前記背圧室内に供給しているときのガスの背圧を検出する背圧検出手段と、
前記背圧検出手段により検出されたガスの背圧に基づいて、前記流路における閉塞を検知する制御手段と、を有してなる流路の閉塞検査装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流路の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室内にガスが一旦供給されるため、流路に流入するガスの圧力を安定させることができる。さらに、背圧室内には一定流量のガスが継続して供給されているので、流路の閉塞に伴う背圧の上昇を感度よく検知することができ、その結果、良品／不良品を判定する精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る流路の閉塞検査方法を具現化した、流路の閉塞検査装置１０を示す概略構成図、図２は、同検査装置のシステム構成図である。
【００１３】
図１および図２を参照して、流路の閉塞検査装置１０は、両端が開口された中空部２１と、両端が中空部２１に臨んで開口され閉塞検査の対象である流路２２とが形成されたワーク２０に対し、流路２２における閉塞を検知するために使用される。この流路の閉塞検査装置１０は、概説すれば、ワーク２０の流路２２における一方の開口部２２ａのみを含むとともに前記流路２２の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室３０を中空部２１内に区画形成する一対のシール手段３１、３２と、ガスの流量を一定流量に調整する調整手段４０と、調整手段４０を介して一定流量のガスを背圧室３０内に供給しているときのガスの背圧を検出する背圧センサ５０（背圧検出手段５０に相当する）と、背圧センサ５０により検出されたガスの背圧に基づいて、流路２２における閉塞を検知するコントローラ６０（制御手段６０に相当する）と、を有している。
【００１４】
さらに、流路の閉塞検査装置１０は、一対のシール手段３１、３２のうちの一方を移動する移動手段７０と、一対のシール手段３１、３２のうちの他方を固定する固定手段８０と、ワーク２０を保持し、かつ、一方のシール手段３２が他方のシール手段３１に対して移動する方向に沿ってスライド移動自在な保持手段９０と、移動手段７０の作動を制御する移動制御手段と、を有している。移動制御手段は、移動手段７０の作動を制御することによって、一方のシール手段３２をワーク２０に押し当てながら保持手段９０をスライド移動させ、ワーク２０を他方のシール手段３１に押し当てている。以下、詳述する。
【００１５】
図２を参照して、前記ワーク２０は、流路２２が中子を使用して成形される鋳造成形品である。図示する鋳造成形品はギヤキャリアであり、流路２２はオイル通路である。オイル通路の穴径は、φ７ｍｍ〜φ８ｍｍ程度である。流路２２における一方の開口部２２ａは、中空部２１の図中上側の開口部２１ａと略中間部位２１ｃとの間において、中空部２１に臨んで開口されている。また、流路２２における他方の開口部２２ｂは、略中間部位２１ｃと中空部２１の図中下側の開口部２１ｂとの間において、中空部２１に臨んで開口されている。なお、説明の便宜上、流路２２における一方の開口部２２ａを「第１開口部２２ａ」と称し、他方の開口部２２ｂを「第２開口部２２ｂ」と称する。
【００１６】
前記一対のシール手段３１、３２は、中空部２１の上側開口部２１ａを塞ぐ第１シール手段３１と、中空部２１の略中間部位２１ｃを塞ぐ第２シール手段３２とを含んでいる。第２シール手段３２は、中空部２１の下側開口部２１ｂから挿入される。第１シール手段３１は、上側開口部２１ａに当接するシール材３１ａを備え、第２シール手段３２は、略中間部位２１ｃの開口縁に当接するシール材３２ａを備えている。各シール材３１ａ、３２ａは、シール面に合致した形状を有し、例えば、シリコンゴムから形成されている。各シール材３１ａをワーク２０のシール面により密着させるために、ワーク２０のシール面の形状を備える型を使用し、この型に液体状のシール材３１ａ料を流し込んで成形したシール材３１ａを使用してもよい。
【００１７】
第１シール手段３１により上側開口部２１ａを塞ぎ、第２シール手段３２により略中間部位２１ｃを塞ぐことによって、中空部２１内には、流路２２における第１開口部２２ａのみを含む空間が区画形成される。第１シール手段３１および第２シール手段３２によるシール位置は、流路２２における第１開口部２２ａのみを含む空間を区画形成し、かつ、区画形成した空間が流路２２の内容積よりも大きい内容積を有する位置に設定される。空間に供給したガスは、第１開口部２２ａを通って流路２２に流入し、流路２２を流下し、第２開口部２２ｂから噴出される。したがって、空間は、流路２２に対する背圧室３０を構成することになる。なお、中空部２１の内面には、他方の開口部２２ｂに近接して、凸形状部２３が存在する。この凸形状部２３は、第２シール手段３２の進退移動を阻害しないが、他方の開口部２２ｂに配管を接続することを阻害するような形状を有している。
【００１８】
第１シール手段３１には、背圧室３０にガスを供給するために配管４２が貫通して設けられている。背圧室３０の圧力を安定させるために、配管４２は、その断面積が流路２２の断面積よりも大きいものが使用される。配管４２の途上に、ガスの流量を一定流量に調整し得る調整手段４０が設けられている。
【００１９】
前記調整手段４０は、例えば、上流側の圧力を一定にすることによって下流側の圧力に拘わらず一定流量のガスを供給可能な音速ノズル４１から構成されている。音速ノズル４１は流量の校正にも使用される公知の要素であるため、詳細な説明は省略する。音速ノズル４１を使用することにより、ガス流量を、当該音速ノズル４１の上流側に供給されるガス圧力に応じた目標値に適正かつ容易に制御することができる。
【００２０】
音速ノズル４１の上流側には、ガス供給源４３からのガスが導入されるレギュレータ４４と、音速ノズル４１の上流側に供給されるガス圧力を検出する圧力制御用の圧力センサ４５と、レギュレータ４４の作動を制御するための圧力制御ユニット４６とが設けられている。圧力制御ユニット４６は、圧力センサ４５により検出したガス圧力に基づいてレギュレータ４４の作動を制御する。これにより、音速ノズル４１の上流側に供給されるガス圧力が一定圧力に制御され、音速ノズル４１の作用によって、ガス流量は、ガス圧力に応じた目標値に適正に制御される。ガスとしては、工場内の各所に供給される高圧エアを用いることができる。
【００２１】
前記背圧センサ５０は、圧力センサから構成され、図示例では配管４２の途上に設けられている。前述したように、配管４２の断面積は流路２２の断面積よりも大きいため、背圧室３０の圧力の安定化は阻害されない。したがって、背圧センサ５０は、音速ノズル４１を介して一定流量のガスを背圧室３０内に供給しているときのガスの背圧を正確に検出することができる。
【００２２】
コントローラ６０は、ＣＰＵやメモリなどを主体に構成されている。検査対象の流路２２に閉塞があると、ガスが流れる際の抵抗となるため、背圧センサ５０により検出されたガスの背圧が高くなる。これにより、流路２２における閉塞を検知することができる。具体的には、流路２２に閉塞がない良品と、流路２２に閉塞がある不良品とに関して、あるガス流量のときの背圧を予め計測し、合格／不合格を判定するためのしきい値が決められている。そして、製造されたワーク２０に関して、背圧センサ５０により検出されたガスの背圧と、しきい値とを比較することによって、流路２２における閉塞状態を検知し、ワーク２０の合格／不合格を自動で判定する。コントローラ６０のメモリには、良品の場合のガス流量と背圧との相関関係、ガス流量ごとに定められたしきい値、判定プログラム、および閉塞検査装置１０全体の作動を制御する制御プログラムなどが記憶されている。
【００２３】
図１を参照して、一対のシール手段３１、３２により背圧室３０を区画形成する機構について説明する。
【００２４】
流路の閉塞検査装置１０は、第２シール手段３２（一方のシール手段３２に相当する）を移動するためのシリンダ７０（移動手段７０に相当する）が支持台７１を介してベース１１上に取り付けられ、第１シール手段３１（他方のシール手段３１に相当する）を固定するための支持プレート８０（固定手段８０に相当する）がベース１１上に取り付けられている。シリンダ７０は、例えば、油圧や空気圧により作動する流体圧シリンダから構成されている。第２シール手段３２は、進退移動するロッド７２の先端に取り付けられている。第１シール手段３１は、シリンダ７０に対して向かい合って支持プレート８０に取り付けられている。
【００２５】
シリンダ７０と支持プレート８０との間に位置して、ワーク２０を保持する保持治具９０（保持手段９０に相当する）がベース１１上に配置されている。ワーク２０は、中空部２１の上側開口部２１ａを第１シール手段３１に向け、下側開口部２１ｂを第２シール手段３２に向けて、保持治具９０上に保持される。保持治具９０は、ワーク２０に設定されているロケート部分（凹凸部や、穴部など）を受ける脚形状の保持部９１を備え、ワーク２０を位置決めした状態で保持する。シリンダ７０は、第２シール手段３２のシール材３２ａをワーク２０の略中間部位２１ｃの開口縁に当接させ得る位置に調整されている。支持プレート８０は、第１シール手段３１のシール材３１ａをワーク２０の上側開口部２１ａに当接させ得る位置に調整されている。
【００２６】
保持治具９０は、その下部にスライド機構９２をさらに備え、第２シール手段３２が第１シール手段３１に対して移動する方向（図１において左右方向）に沿ってスライド移動自在に構成されている。保持治具９０と支持台７１との間には、保持治具９０および位置決め保持されたワーク２０を初期位置に復帰させる弾発力を保持治具９０に付勢する弾発手段９３が取り付けられ手いる。弾発手段９３は、例えば、引っ張りコイルバネから構成されている。保持治具９０およびワーク２０の初期位置は、破線で示されるように、固定された第１シール手段３１からもっとも離間した後進限位置である。
【００２７】
本実施形態では、前述したコントローラ６０は、シリンダ７０の作動を制御する移動制御手段としても機能する。
【００２８】
次に、作用を説明する。
【００２９】
図１を参照して、流路の閉塞検査装置１０は、検査開始前においては、シリンダ７０のロッド７２が後退限位置にある。保持治具９０は、弾発手段９３の弾発力が付勢され、破線で示される初期位置にある。ワーク２０は、中子を使用して流路２２が成形された鋳造成形品である。このワーク２０を、保持部９１により位置決めした状態で、保持治具９０上に保持させる。ワーク２０は、破線で示される初期位置にある。
【００３０】
次いで、コントローラ６０は、シリンダ７０の作動を制御し、ロッド７２を前進移動する。ロッド７２の前進移動に伴って、第２シール手段３２のシール材３２ａは、ワーク２０における一方のシール面である略中間部位２１ｃの開口縁に当接する。
【００３１】
ロッド７２をさらに前進移動すると、第２シール手段３２が押し当てられたワーク２０は、ロッド７２から推進力を受ける。これにより、弾発手段９３の弾発力に抗して、保持治具９０およびワーク２０はともに、初期位置から第１シール手段３１に向けてスライド移動する。
【００３２】
ロッド７２をさらに前進移動すると、ワーク２０における他方のシール面である上側開口部２１ａは、位置固定の第１シール手段３１のシール材３１ａに押し当てられる。コントローラ６０は、上側開口部２１ａとシール材３１ａとが密着した時点で、シリンダ７０の作動を停止する。これにより、上側開口部２１ａが第１シール手段３１によって塞がれ、略中間部位２１ｃが第２シール手段３２によって塞がれ、中空部２１内には、流路２２における第１開口部２２ａのみを含むとともに流路２２の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室３０が区画形成される。
【００３３】
流路の閉塞検査装置１０はスライド機構９２を採用したため、装置を複雑にすることなく、各シール材３１ａ、３２ａを、ワーク２０の両側から、各シール面に対して片当たりなく、かつ、均等な力で押圧することができる。
【００３４】
次いで、図２を参照して、圧力制御ユニット４６は、圧力センサ４５により検出したガス圧力に基づいてレギュレータ４４の作動を制御し、音速ノズル４１の上流側に供給されるガス圧力を制御する。これにより、このガス圧力により定まる一定流量のガスが、音速ノズル４１から配管４２を通って背圧室３０内に供給される。背圧室３０に供給されたガスは、第１開口部２２ａを通って流路２２に流入し、流路２２を流下し、第２開口部２２ｂから噴出される。
【００３５】
背圧センサ５０は、音速ノズル４１を介して一定流量のガスを背圧室３０内に供給しているときのガスの背圧を検出する。そして、コントローラ６０は、背圧センサ５０により検出されたガスの背圧と、予め設定されているしきい値とを比較し、流路２２における閉塞状態を検知し、ワーク２０の合格／不合格を判定する。例えば、流路２２に閉塞があると、ガスが流れる際の抵抗となるため、背圧センサ５０により検出されたガスの背圧が直ちに高くなる。コントローラ６０は、背圧センサ５０により検出されたガスの背圧がしきい値よりも大きいと判断すると、流路２２に閉塞があることを検知し、不良品であると判定する。
【００３６】
判定後、コントローラ６０は、ガスの供給を停止し、シリンダ７０の作動を制御し、ロッド７２を後退限位置まで後退移動する。ロッド７２の後退移動に伴い、弾発手段９３の弾発力によって、保持治具９０およびワーク２０はともに、初期位置までスライド移動し、検査開始前の状態に戻る。
【００３７】
上述した閉塞検査において、流路２２の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室３０内にガスが一旦供給されるため、流路２２に流入するガスの圧力は安定している。さらに、背圧室３０内には一定流量のガスが継続して供給されているので、流路２２の閉塞に伴う背圧の上昇を感度よく検知することができ、その結果、良品／不良品を判定する精度を高めることができる。
【００３８】
図３は、背圧室３０が良品／不良品の判定精度に与える影響を調べる実験の結果を示すグラフである。
【００３９】
ワークには、鋳造成形品であるギヤキャリアを使用した。ギヤキャリアには、閉塞検査の対象である流路２２としてのオイル通路が中子を使用して成形されている。オイル通路の断面積の半分を閉塞させた不良品のワークと、閉塞の無い良品のワークとを準備した。
【００４０】
背圧室の内容積が小さい状態を作り出すために、音速ノズル４１の下流側の配管４２を、流路２２における第１開口部２２ａに直接接続し、かつ、音速ノズル４１から第１開口部２２ａに至る配管４２の内容積を、オイル通路全体の内容積よりも小さく設定した。配管径（内径）がφ６ｍｍの配管と、φ８ｍｍの配管を使用した。
【００４１】
一方、オイル通路の内容積よりも大きい内容積を有する背圧室３０を作り出すため、上述した流路の閉塞検査装置１０を使用し、第１シール手段３１により上側開口部２１ａを塞ぎ、第２シール手段３２により略中間部位２１ｃを塞いだ。また、音速ノズル４１から第１シール手段３１に至る配管４２には、配管径（内径）がφ１２ｍｍの配管４２を使用した。流路２２の断面積よりも大きい断面積を有する配管４２を用いることにより、背圧室３０の圧力の安定化を阻害しないようにするためである。
【００４２】
良品／不良品のそれぞれのワーク２０に対して、φ６ｍｍの配管を接続した場合、φ８ｍｍの配管を接続した場合、および流路の閉塞検査装置１０を使用した場合において、エア流量を変えながら背圧を測定した。測定結果を図３に示す。
【００４３】
図３に示されるとおり、同一エア流量で見た場合、配管径が小さく、背圧室３０の内容積が小さいほど、背圧は大きな値を示す。良品の背圧と不良品の背圧と差は、いずれの場合においても、流量が増大するほど大きくなる。
【００４４】
しかしながら、良品の背圧と不良品の背圧と差は、φ６ｍｍの配管を接続した場合には約１％、φ８ｍｍの配管を接続した場合には約３％であり、明確な差が見られない。
【００４５】
一方、流路の閉塞検査装置１０を使用してシール方法を変えるとともに配管径をφ１２ｍｍにした場合には、良品の背圧と不良品の背圧と差を約２０％まで拡大することができた。これは、背圧室３０の内容積がオイル通路の内容積に比べて十分大きく、背圧が小さくなることから、オイル通路内の閉塞部分から受ける背圧の感度が向上することによるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る流路の閉塞検査方法を具現化した、流路の閉塞検査装置を示す概略構成図である。
【図２】同検査装置のシステム構成図である。
【図３】背圧室が良品／不良品の判定精度に与える影響を調べる実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１０      流路の閉塞検査装置、
２０      ワーク、
２１      中空部、
２２      閉塞検査の対象である流路、
２２ａ    第１開口部（一方の開口部）、
２２ｂ    第２開口部（他方の開口部）、
３０      背圧室、
３１      第１シール手段（他方のシール手段）、
３１ａ    シール材、
３２      第２シール手段（一方のシール手段）、
３２ａ    シール材、
３１、３２  一対のシール手段、
４０      調整手段、
４１      音速ノズル（調整手段）、
４２      配管、
４４      レギュレータ、
４５      圧力センサ、
４６      圧力制御ユニット、
５０      背圧センサ（背圧検出手段）、
６０      コントローラ（制御手段、移動制御手段）、
７０      シリンダ（移動手段）、
８０      支持プレート（固定手段）、
９０      保持治具（保持手段）。
【図１】
2006138762.tif 000003
【図２】
2006138762.tif 000004
【図３】
2006138762.tif 000005