(57)【要約】      （修正有）【課題】内部空間の深い場所における欠陥を検出できる鋳造製品の検査方法を提供する。【解決手段】鋳造製品の検査方法は、照射位置から鋳造製品内の基準面に向けて照射したレーザー光ＬＩの反射光ＬＲを受光して、照射位置からレーザー光ＬＩが反射した位置までの距離ｄを測定する測距ステップと、測距ステップにおいて測定された距離ｄが予め定められた長さｄＴｈよりも短い場合は鋳造製品内に欠陥が生じていると判定する欠陥判定ステップと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射位置から鋳造製品内の基準面に向けて照射したレーザー光の反射光を受光して、前記照射位置から前記レーザー光が反射した位置までの距離を測定する測距ステップと、
前記測距ステップにおいて測定された距離が前記予め定められた長さよりも短い場合は前記鋳造製品内に欠陥が生じていると判定する欠陥判定ステップと、を備える、
鋳造製品の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造製品の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用シリンダヘッドは、過熱防止用のために冷却剤を流すことが知られている。冷却剤用の流路は、鋳造時に中子を使用することで形成されるが、鋳造中に中子が折れるなどの不具合が発生した場合、折れた箇所に金属が流れ込んで流路が目詰まりするなどの欠陥が生じてしまう。流路が目詰まりしてしまうと、シリンダヘッドの冷却が十分に行われず、エンジンの焼き付け等の問題を起こしてしまう。このため、シリンダヘッドの鋳造後に、流路の目詰まり等の欠陥が生じていないかを確認する検査が必要である。
【０００３】
特許文献１には、鋳造製品の検査方法として、発光部及び受光部を備えた光ファイバプローブを冷却通路内に挿入し、発光部から出射された光の反射光を受光部が受光した場合は、近くに目詰まり等の欠陥があると判断する検査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５６６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る鋳造製品の検査方法においては、光ファイバプローブから出射される光は散乱光であり、鋳造面で乱反射する。このため、光ファイバプローブから離れた箇所に欠陥が生じていた場合、当該欠陥からの反射光は距離とともに大きく減衰してしまい、検出されにくい。従って、特許文献１に係る鋳造製品の検査方法には、内部空間の深い場所における欠陥を検出するのが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、内部空間の深い場所における欠陥を検出できる鋳造製品の検査方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る鋳造製品の検査方法は、照射位置から鋳造製品内の基準面に向けて照射したレーザー光の反射光を受光して、前記照射位置から前記レーザー光が反射した位置までの距離を測定する測距ステップと、前記測距ステップにおいて測定された距離が前記予め定められた長さよりも短い場合は前記鋳造製品内に欠陥が生じていると判定する欠陥判定ステップと、を備えることを、特徴としたものである。
【０００８】
本発明に係る鋳造製品の検査方法では、鋳造製品内の基準面に向けて指向性の高いレーザー光を照射するため、内部空間の深い場所で反射した光であっても、受光可能な強度を有する。このため、内部空間の深い場所の様子を検出することができる。
このようにして、本発明に係る鋳造製品の検査方法では、内部空間の深い場所における欠陥を検出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、内部空間の深い場所における欠陥を検出できる鋳造製品の検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】欠陥のないシリンダヘッドを、本発明の検査方法で検査するときの全体構成を示す図である。
【図２】本発明に係る鋳造製品の検査方法の実施形態を表すフロー図である。
【図３】欠陥のあるシリンダヘッドを、本発明の検査方法で検査するときの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。
なお、当然のことながら、図１およびその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１２】
本実施形態では、本発明に係る検査方法の例として、シリンダヘッドを検査する様子を説明する。シリンダヘッドとは、アルミニウムや鉄などの金属によって製作される鋳造製品であり、例えば自動車のエンジンの骨格をなすために使用される部品である。
図１は、欠陥のないシリンダヘッド１ａを本発明の検査方法で検査するときの全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態では、測距装置２、移動ステージ３、コンピュータ４を用いてシリンダヘッド１ａを検査する。
【００１３】
シリンダヘッド１ａの内部には、冷却通路１１ａが設けられている。本実施形態に係るシリンダヘッド１ａは、冷却通路１１ａの長手方向がｘ軸と平行になるように、設置面上に置かれている。シリンダヘッド１ａを定められた配置に再現良く設置するために、シリンダヘッド１ａの周面や底面の形状に対応して予めピンやストッパーを設置面上に固定しておいてもよい。
冷却通路１１ａのｘ軸方向の一端には開口部として入射孔１２ａが設けられている。入射孔１２ａは、測距装置２の取付け位置やシリンダヘッド１ａの寸法の誤差を考慮すると、６．２５ｍｍ以上の円とすることが望ましい。
冷却通路１１ａのうち入射孔１２ａと対向する面には基準面１３ａが設けられている。基準面１３ａは、ｘ軸と略垂直な面であると好ましい。基準面１３ａは、入射孔１２ａと同様の理由により、６．２５ｍｍ以上の正方形とすることが望ましい。
【００１４】
測距装置２は、本体部２１と、本体部２１の側面に配置された照射部２２と、照射部２２に隣接して配置された受光部２３と、を備え、コンピュータ４と電気的に接続されている。
本体部２１は、照射部２２、受光部２３、及びコンピュータ４と、互いに信号を送受信する。照射部２２は、内部にレーザー素子と照射レンズを備え、本体部２１から照射信号を受信するとレーザー光ＬＩをパルス照射する。受光部２３は、内部に受光素子と受光レンズを備え、後述する反射光ＬＲを受光すると受光信号を本体部２１に送信する。
測距装置２は、移動ステージ３上に固定され、レーザー光ＬＩの照射方向がｘ軸と略平行かつ基準面１３ａに向けられるように配置される。
【００１５】
移動ステージ３は、ｙ軸方向に可動なステージであり、上面に固定された測距装置２の位置を調節する。移動ステージ３は、ｚ軸方向に可動であってもよい。
コンピュータ４は、測距装置２から受信した信号を基に、レーザー光ＬＩの照射位置からレーザー光ＬＩが反射した位置までの距離ｄを測定し、シリンダヘッド１ａの内部に欠陥が生じていないかを判定する。
【００１６】
ここで、図２を用いて、本発明における検査方法の全体フローについて説明する。図２に示すように、本発明の検査方法は、測距ステップＳ１と、欠陥判定ステップＳ２と、を備える。測距ステップＳ１はステップＳ１１〜Ｓ１３を備え、欠陥判定ステップＳ２はステップＳ２１〜Ｓ２３を備える。
【００１７】
まず、測距ステップＳ１の詳細なステップＳ１１〜Ｓ１３について説明する。
初めに、ステップＳ１１において、本体部２１は、照射部２２に照射信号を送信する。照射部２２は、照射信号を受信すると、基準面１３ａに向けてレーザー光ＬＩをパルス照射する。レーザー光ＬＩは、図１に示すように、入射孔１２ａを通って冷却通路１１ａ内に進入し、レーザー光ＬＩの経路内に欠陥がない場合は基準面１３ａに到達する。到達したレーザー光ＬＩは基準面１３ａで反射し、反射光ＬＲとなって受光部２３に向かう。
【００１８】
次に、ステップＳ１２において、受光部２３は、反射光ＬＲを受光して、受光信号を本体部２１に送信する。
次に、ステップＳ１３において、本体部２１は、照射信号と受光信号をコンピュータ４に送信し、コンピュータ４は、照射信号と受光信号の位相差からレーザー光ＬＩの飛行時間ｔを求める。その後、コンピュータ４は、飛行時間ｔから、レーザー光ＬＩの照射位置からレーザー光ＬＩが反射した位置までの距離ｄを［ｄ＝光速×ｔ×１／２］として求める。
【００１９】
レーザー光ＬＩの経路内に欠陥がないシリンダヘッド１ａの場合は、図１に示すように、照射位置から基準面１３ａまでの距離が距離ｄとなる。本発明においては、指向性の高いレーザー光ＬＩを検出光として用いるため、照射位置から５００ｍｍ離れた場所からの反射光ＬＲであっても検出することができる。すなわち、内部空間の深い場所の様子を検出することができる。
もちろん、検出可能な距離ｄの長さは、レーザー光ＬＩの強さや受光部２３の感度を上げることによって伸ばすことができる。
【００２０】
次に、欠陥判定ステップＳ２の詳細なステップＳ２１〜Ｓ２３について説明する。
まず、ステップＳ２１において、コンピュータ４は、距離ｄが予め定められた長さｄＴｈ以上であるかを判定する。長さｄＴｈは、シリンダヘッドの形状や検査したい深さによってユーザーが任意に設定できる閾値である。
【００２１】
距離ｄが予め定められた長さｄＴｈ以上である場合はステップＳ２２に進み、コンピュータ４は、シリンダヘッド内に欠陥が生じていないと判定する。
一方、距離ｄが予め定められた長さｄＴｈよりも短い場合はステップＳ２３に進み、コンピュータ４は、シリンダヘッド内に欠陥が生じていると判定する。
【００２２】
図１に示すように、シリンダヘッド内に欠陥が生じていない場合、レーザー光ＬＩの照射位置からレーザー光ＬＩが反射した位置までの距離ｄは予め定められた長さｄＴｈ以上になる。従って、コンピュータ４は、ステップＳ２１からステップＳ２２に進み、シリンダヘッド内に欠陥が生じていないと判定する。
【００２３】
これに対して、シリンダヘッド内に欠陥が生じている場合の様子を、図３を用いて説明する。図３は、欠陥Ｃのあるシリンダヘッド１ｂを本発明の検査方法で検査するときの全体構成である。シリンダヘッド１ｂは、シリンダヘッド１ａと同様に、冷却通路１１ｂ、入射孔１２ｂ、基準面１３ｂを備えるが、照射位置からの距離が長さｄＴｈ未満の箇所に欠陥Ｃが生じている点でシリンダヘッド１ａと異なる。欠陥Ｃは、例えば鋳造時に中子が折れたことによって生じた目詰まり等である。
【００２４】
図３に示すように、レーザー光ＬＩの経路内に欠陥Ｃがある場合、レーザー光ＬＩは欠陥Ｃで反射し、反射光ＬＲとなって受光部２３に到達する。このため、レーザー光ＬＩの照射位置からレーザー光ＬＩが反射した位置までの距離ｄは、長さｄＴｈよりも短くなる。従って、コンピュータ４は、ステップＳ２１からステップＳ２３に進み、シリンダヘッド内に欠陥が生じていると判定する。
【００２５】
このようにして、本実施形態に係る鋳造製品の検査方法では、指向性の高いレーザー光を用いることで、内部空間の深い場所の様子を検出することができる。従って、内部空間の深い場所においても欠陥が生じているか判定することができる。
以上のように、本発明に係る鋳造製品の検査方法は、内部空間の深い場所における欠陥を検出することができる。
【００２６】
なお、本実施形態に係る鋳造製品の検査方法では、レーザー光の反射光を受光することで冷却通路内の欠陥の有無を判定するため、冷却通路に開口部が１箇所あれば検査が可能である。従って、例えば冷却通路を貫通する穴に光を通して冷却通路内の欠陥を調べる検査方法と比較すると、本発明に係る検査方法は、冷却通路に不必要な開口部を設ける必要がないという利点がある。
【００２７】
また、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上記の実施形態では、飛行時間ｔを距離ｄに換算し、距離ｄが所定の長さ以上であるかを判定することで、鋳造製品内に欠陥が生じているかを判断したが、飛行時間ｔが所定の時間以上であるかを判定することで鋳造製品内に欠陥が生じているかを判断してもよい。この場合、飛行時間ｔを距離ｄに換算するステップを省略することができる。
【００２８】
また、上記の実施形態では、測距装置２を固定して距離ｄを測定したが、移動ステージ３を変位させて、ｙ軸上あるいはｚ軸上を走査させながら距離ｄを測定し、その最大値が予め定められた長さｄＴｈ以上であるか否かによってシリンダヘッド内に欠陥があるか否かを判定してもよい。この場合、測距装置２の設置場所のずれによる測定誤差を抑えることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ、１ｂ  シリンダヘッド
２  測距装置
３  移動ステージ
４  コンピュータ
１１ａ、１１ｂ  冷却通路
１２ａ、１２ｂ  入射孔
１３ａ、１３ｂ  基準面
２１  本体部
２２  照射部
２３  受光部
Ｃ  欠陥
ｄ  距離
ＬＩ  レーザー光
ＬＲ  反射光
Ｓ１  測距ステップ
Ｓ２  欠陥判定ステップ
ｔ  飛行時間
【図１】
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【図２】
2019082340.tif 000004
【図３】
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