JP2007007816A - シリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダヘッドで特に位置精度が要求されるインレットポートバルブシートを高い精度で位置させて全体の機械加工を行うことを可能にする。
【解決手段】 シリンダヘッド基準ボスの位置とインレットポートバルブシート側センターの位置およびインレットポートバルブガイドのボスの位置を測定し、測定値と設計許容値とを比較して、前記測定値が設計許容値内にあるか否かの判定を行い、前記測定値が前記設計許容値外にある場合、前記測定値を設計許容値内とするための基準ボスの調整加工量を計算し、該調整加工量に従い基準ボスの調整加工を行い、その後、機械加工に供する。インレットポートバルブシートの位置精度を安定して高く維持でき、また、インレットポートバルブシートの位置精度が高いシリンダヘッドが歩留まりよく得られる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、最終加工前のシリンダヘッド粗形品の基準位置の調整加工方法に関するものである。

シリンダヘッドの内部は、主に、空気をエンジン内に取り込む吸気ポート、燃焼ガスを排気する排気ポート、冷却水の通り道であるウォータージャケットを有しており、通常は鋳造によって粗形品を得た後、形状精度を得るために形状補正の機械加工が施される。
この機械加工における位置決め用として、シリンダヘッドには基準ボスが設けられており、通常は、以下６ヶの基準ボスを有している。
・ワーク高さ方向（Ｚ軸方向）基準ボス；３ヶ
・ワーク巾方向（Ｙ軸方向）基準ボス；２ヶ
・ワーク長さ方向（Ｘ軸方向）基準ボス；１ヶ

シリンダヘッドの粗形品は、上記したように、溶けた金属を（鋳型）に流し込む鋳造工法により作られる。その鋳型は、幾つかの鋳型を組み合わせて作られており、前記した機械加工での位置決めとなる基準ボスは、主型で成型される。基準ボスの位置精度は、
１）鋳型を成型する金型の精度維持
２）鋳型の精度維持
３）素材で、基準ボスから吸気ポート位置を測り、公差を外れたものをはじく、
という方法で、対応してきている。

そして、機械加工に際しては、加工精度を上げる工夫もなされてきており、従来の技術においても、かなりの寸法精度を達成することができている。
機械加工における加工精度を上げる手段として、例えば、特許文献１では、部品の基点を基にした基準寸法と既加工の部品の基点を基にした測定寸法から、寸法誤差を算出するとともに加工座標系におけるズレ量を算出して、該ズレ量を打ち消す補正量を寸法指令に加え、該寸法指令に基づいて後に供給される部品を加工するシステムが提案されている。
また、特許文献２では、既加工の製品の寸法を測定し、この測定値と目標寸法とを比較し、実際寸法が公差内に存在する介入空間の外側に存在するときに、加工装置の制御命令を校正して後加工の製品に反映する製造設備が提案されている。
特開平６−３４７２３１号公報 特開２００４−９８２７９号公報

しかし、近年ディーゼルエンジンの排気ガスの規制が年々厳しくなっており、その排気ガスに影響を与えるのがシリンダヘッドの吸気ポートの位置精度である。そのため、シリンダヘッドの寸法精度への要求が非常に厳しくなってきており、上記した加工精度の向上技術などを含む従来の工法では、この要求精度に応えるのが困難になってきている。すなわち、加工基準ボスに対するシリンダヘッドの吸気ポート位置にずれがある状態で形状補正などの加工を施すと、上記吸気ポートの位置精度が低いままに加工がなされてしまい、その他の形状精度が高くても、特に高い位置精度が要求される吸気ポートの位置精度が満足されない製品が得られてしまう。このような製品はライン外に排除することで対応することも可能であるが、歩留まりが悪くてコスト高を招くという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、形状補正を行う加工などによる形状精度のみでなく、該加工における基準位置を調整してシリンダヘッドの吸気ポートなどの位置精度を向上させることができるシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法のうち、請求項１記載の発明は、シリンダヘッド基準ボスの位置とインレットポートバルブシート側センターの位置およびインレットポートバルブガイドのボスの位置を測定し、前記測定値と設計許容値とを比較して、前記測定値が設計許容値内にあるか否かの判定を行い、前記測定値が設計許容値外にある場合、その判定結果に基づいて、前記測定値を前記設計許容値内とするための基準ボスの調整加工量を計算し、該調整加工量に従い基準ボスの調整加工を行うことを特徴とする。

請求項２記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法の発明は、請求項１記載の発明において、基準ボスの位置およびインレットポートバルブシート側センターの位置測定は、Ｘ、Ｙ軸方向に各々行うことを特徴とする。

請求項３記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法の発明は、請求項２記載の発明において、基準ボスの位置およびインレットポートバルブシート側センターの位置測定は、さらにＺ軸方向に行うことを特徴とする。

請求項４記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記計算における基準ボスの調整は、該基準ボスの基準面を平行移動させるように行うものであることを特徴とする。

請求項５記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記計算における基準ボスの調整は、該基準ボスの基準面を傾斜移動させるように行うものであることを特徴とする。

請求項６記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、調整加工が行われた加工基準ボスを基準にしてシリンダヘッドの代表寸法を測定し、該寸法測定値が予め定めた寸法設計値の許容範囲内にあるか否かの判定を行い、前記寸法測定値が許容範囲外の場合に、該当するシリンダヘッドを形状不良と判定することを特徴とする。

すなわち、本発明によれば、シリンダヘッド粗形品において位置精度が特に要求されるインレットポートバルブシートの測定位置と、基準ボスとの位置関係について設計上などの観点から許容される位置関係を定めておき、測定したものが上記許容値や許容範囲を満たさない場合に、基準ボスを調整加工するができる。基準ボスが調整されたシリンダヘッド粗形品は、該基準ボスに基づいて、加工装置によって得られる加工精度に基づいて形状補正の加工が施される。一方、インレットポートバルブシートの位置は、所望の加工精度で位置しており、安定した高い位置精度を得ることが可能になる。

なお、基準ボスとインレットポートバルブシート側センターの位置は、それぞれ個別に測定してもよく、また、シリンダヘッド基準ボスに対する相対的な位置として測定するものであってもよい。上記位置の測定方法は特に限定されるものではなく、既知の方法で測定することができる。

また、シリンダヘッド基準ボスの調整は、基準位置を特定の方向に移動させたり、回転移動することにより行うことができる。複数のシリンダヘッド基準ボスの調整を行う場合にも、基準位置（基準面など）を平行移動させたり、傾斜移動させたりする。該平行移動や傾斜移動は、基準位置と被測定位置とを含む面内で行うこととができる。
なお、シリンダヘッド基準ボスの調整量を算出する際に、シリンダヘッド基準ボスの形状制約（切削が必要であっても切削余地がない場合）などによって調整不可な場合や、シリンダヘッド基準ボスの調整によっては測定位置関係を許容位置関係内に納めることが困難な場合には、調整加工が不可なものとしてライン外に排除することができる。この場合にも、シリンダヘッド基準ボスの調整によって被測定位置の位置精度を上げることができる粗形品もあるため、歩留まりが低下するのを最小限のものとすることができる。

また、シリンダヘッド基準ボスを含む粗形品を図寸通りに作ると、上記加工調整量を算出した際に、切削可能な方向とは逆の計算結果が出たときに対応できなくなる。したがってシリンダヘッド基準ボスに加工代を設けるのが望ましい。この値はそれぞれの粗形品の特性や、粗形品を製造する鋳造などのラインの特性により変わるので、工程設計時に設定する。
なお、シリンダヘッド基準ボスの調整加工は、切削などの適宜の加工方法によって行うことができ、加工方法、加工手段については特に限定されるものではない。調整加工がなされたシリンダヘッドなどの粗形品は、加工基準ボスなどのシリンダヘッド基準ボスに基づいて所定の形状加工を施すことができる。

また、シリンダヘッド基準ボスの調整加工を行った後は、粗形品について予め定めた部位の寸法（以下、代表寸法という）を調整加工を行ったシリンダヘッド基準ボスを基準にして測定し、該寸法測定値が形状設計値の許容範囲内にあるか否かの判定を行うのが望ましい。これによりシリンダヘッド基準ボスの調整加工によって形状不良となった加工品が生じるのを防止し、形状精度については、従来通りの精度を得ることができる。なお、寸法を測定する部位は、適宜定めることができ、粗形品の用途などにおいて重要な形状部位などを選定して代表寸法の測定対象とすることができる。

以上説明したように、本発明のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法は、シリンダヘッド基準ボスの位置とインレットポートバルブシート側センターの位置およびインレットポートバルブガイドボスの位置を測定し、前記測定値と設計許容値とを比較して、前記測定値が設計許容値内にあるか否かの判定を行い、前記測定値が前記設計許容値外にある場合、その判定結果に基づいて、前記測定値を設計許容値内とするための基準ボスの調整加工量を計算し、該調整加工量に従い基準ボスの調整加工を行うので、インレットポートバルブシート側の位置精度を安定して高く維持することができる。また、予めインレットポートバルブシート側の位置精度を高めるようにシリンダヘッド基準ボスの調整加工を行って、その後の加工に備えるので、シリンダヘッド基準ボスの調整加工を行うことなく、加工を行う場合に比べてインレットポートバルブシート側の位置精度が高いシリンダヘッドが歩留まりよく得られる。

（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。
この実施形態では、粗形品としてシリンダヘッド鋳造品を対象とする。該シリンダヘッド鋳造品１は、図１に示すように、シリンダヘッドとしての機能を与えるために、エンジン内に空気を取り込む吸気ポート２、エンジンにおける燃焼ガスを排気する排気ポート３、エンジンを冷却する冷却水の通り道であるウォータージャケット４を有している、
該シリンダ鋳造品１は、図２に示すように、上記吸気ポート２を形成するために吸気ポート中子１２ａ、排気ポート３を形成するための排気ポート中子１３ａ、ウォータージャケット４を形成するためのジャケット中子１４ａなどを、下主型１０、寄せ主型１１などとともに用いて鋳造によって製造される。また、シリンダ鋳造品１は、形状補正加工を行う際の基準点となる複数の基準ボスが設けられており、該基準ボスは、主型（図２では下主型１０）に設けた基準ボス用突起１０ａによって成型される。

シリンダ鋳造品１は、その後、図３に示すようにワーククランプ２１で保持されるとともに、上記のようにして形成された基準ボス５ａ…５ｃにそれぞれ加工ライン側突き当て２２、２３、２４を突き当てて位置決めをし、機械加工機２０（カッタなどを備える）によって形状補正の加工がなされ、図示しないシリンダヘッドとして供給される。

本発明の一実施形態では、図４、５に示すように上記形状補正の加工の前工程として、図６に示すシステムを用いて、上記吸気ポート２の位置（インレットポートバルブシート側センターの位置およびインレットポートバルブガイドのボスの位置）を基準ボス５ａ、５ｂ（この図では５ａ、５ｂのみ図示）を基準にして測定し（ステップａ１）、この測定値が予め定めた許容位置関係にあるか否かの判定がなされる（ステップａ２）。
具体的には、シリンダ鋳造品１が所定の位置に着座したことを判定手段であるコンピュータ３０で検知し、着座を検知したコンピュータ３０では、測定器３１に対しシリンダ鋳造品１の吸気ポート２の位置および加工基準ボス５ａ、５ｂの位置を測定箇所として測定指令を発する。該測定器３１では、該指令に従って、上記位置の測定を行い、測定データをコンピュータ３０に送出する。コンピュータ３０では、予め上記許容位置関係データが設定されてメモリなどの記憶手段に記憶されており、該データを読み出して、上記測定データと比較をする。

上記判定において、上記ポート２の位置が例えば公差内にある場合は、加工基準ボスの調整加工を行うことなく上記形状補正の加工に供される（ステップａ６へ）。一方、図４（ａ）に示すように、吸気ポート２の位置が、許容位置関係外にある場合には、コンピュータ３０において、ＮＧと判定され、該吸気ポート２が許容位置関係内にあるように加工基準面の位置を修正すべき調整加工量が算出される。なお、加工基準ボス５ａ、５ｂの調整によって吸気ポート２を上記許容位置関係内に納めることが困難なものは、調整不可として、当該シリンダヘッド鋳造品１をライン外に排除する（ステップａ４）、調整可である場合には、機械加工機２０に機械加工寸法を指示する。この図では、加工基準ボス５ａに対し、δ１の加工調整量を加え、加工基準ボス５ｂに対しδ２の加工調整量を加える算出結果が得られたものとする。これらの加工調整量δ１、δ２に従って、機械加工寸法が与えられた機械加工機２０は、加工基準ボス面の調整加工（切削加工）を行う（ステップａ５）。すると、図４（ｂ）に示すように、加工基準ボス５ａとδ１の距離を隔てた位置に調整された加工基準ボス５０ａが形成され、加工基準ボス５ｂとδ２の距離を隔てた位置に調整された加工基準ボス５０ｂが形成される。この結果、吸気ポート２は、加工基準ボス５０ａ、５０ｂに対し、許容位置関係（距離Ｙ０の公差±Ｙａ内）に収まることになる。

加工基準ボス位置が調整されたシリンダ鋳造品１は、加工基準ボス５０ａ、５０ｂを基準にして形状補正加工が行われる（ステップａ６）。この結果、吸気ポートが高い位置精度で位置するシリンダヘッドを確実に得ることができる。また、従来は、上記加工基準ボスの調整加工を行うことなく、形状補正の加工を行い、その後、吸気ポートの位置を測定して、許容範囲外のものをライン外に排除するので、上記加工基準ボスの調整可能によって適正な製品となるものも排除されており、歩留まりが低くなる。しかし、本発明では、このような鋳造品は、適正なシリンダヘッドとして製品化できるので、歩留まりが向上する。

（実施形態２）
なお、上記説明では、測定位置が許容範囲内にあるか否かの判定を一義的に行ったが、図７に示すように、粗形品の３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向についてそれぞれ判定を行うことにより、位置精度を一層高くすることができる。以下に、ｘ方向で１つの加工基準ボス、ｙ方向で２つの加工基準ボス、ｚ方向で３つの加工基準ボスを有するシリンダヘッド鋳造品の調整加工を行う手順について説明する。

先ず、粗形品としてのシリンダ鋳造品１をワークセット（ステップｂ１）し、加工基準ボスと吸気ポート位置（インレットポートバルブシート側センターの位置およびインレットポートバルブガイドのボスの位置）の測定を３軸方向について行う（ステップｂ２）。該測定結果に基づいて、先ずｚ方向での測定結果に基づいて、３つの基準ボスについて測定値がｚ方向で許容範囲内にあるかか否かの判定がなされる（ステップｂ３）。判定の結果、測定値が全て許容範囲内にあれば、ｚ軸方向では調整不要であるので、各加工基準ボスに対する調整加工量δｚ１、δｚ２、δｚ３を０とし（ステップｂ４）、引き続き、ｙ方向で測定値が許容範囲内にあるか否かの判定がなされる（ステップｂ５）。

一方、上記ｚ軸での測定値のいずれかが許容範囲外にある場合、先ず、３つのｚ軸方向シリンダヘッド基準ボスを結ぶ線（通常は直線となる）に対し平行移動することによって測定結果を許容範囲内に調整できるか否かの判定がなされる（ステップｂ３０）。ここで平行移動で調整可能な場合には、平行移動による調整加工量を算出し、δｚ１、δｚ２、δｚ３を定め（ステップｂ３１：平行移動の場合、同一値となる）、ステップｂ５に移行する。一方、上記平行移動によっては、ｚ方向での調整が困難な場合、ｚ方向に沿い、かつ３つの加工基準ボスを含む面内でシリンダヘッド基準ボスを回転させる斜め移動の調整が可能であるか否かの判定を行う（ステップｂ３２）。ここで、斜め移動での調整が可能な場合に、ｚ軸について各加工基準ボスに対する調整加工量δｚ１、δｚ２、δｚ３を算出して設定し（ステップｂ３）、ステップｂ５に移行する。なお、ステップｂ３２で斜め移動での調整が不可であると判定される場合、平行移動、斜め移動のいずれでも調整が不可なものとしてライン外へ排除する（ステップｂ３４）。

ステップｂ５では、上記と同様にｙ方向に関し、２つの基準ボスについて測定値が許容範囲内か否かの判定がなされ、どちらも許容範囲内にあれば、ｙ軸方向での調整は不要であるので、各加工基準ボスに対する調整加工量δｙ１、δｙ２を０とし（ステップｂ６）、引き続き、ｘ方向での測定値が許容範囲内にあるか否かの判定がなされる（ステップｂ７）。測定結果が許容範囲外の場合、２つのｙ軸方向シリンダヘッド基準ボスを結ぶ線に対し平行移動によって測定結果を許容範囲内に調整できるか否かの判定がなされ（ステップｂ５０）、調整可能な場合には、平行移動による調整加工量を算出し、δｙ１、δｙ２（同一値）を定め、ステップｂ７に移行する。平行移動によっては、ｙ方向で調整が困難な場合、ｙ方向に沿い、かつ２つの加工基準ボスを含む面内で斜め移動の調整が可能か否かの判定を行い（ステップｂ５２）、調整可能な場合に、ｙ軸について調整加工量δｙ１、δｙ２を算出して設定し（ステップｂ５３）、ステップｂ７に移行する。ステップｂ５２で斜め移動での調整が不可の場合、ライン外へ排除する（ステップｂ５４）。

ステップｂ７では、ｘ方向に関し、測定値が許容範囲内にあるか否かの判定がなされ、許容範囲内にあれば、ｘ軸について加工基準ボスに対する調整加工量δｘを０とし（ステップｂ８）、上記によって定められた調整加工量（δｚ１、δｚ２、δｚ３、δｙ１、δｙ２、δｘ）に基づいて加工基準ボスの調整加工を行う（ステップｂ９）。なお、全てがゼロの場合には調整加工を要しない。一方、ステップｂ７で、ｘ方向での測定結果が許容範囲外の場合、ｘ方向に沿った平行移動によって測定結果を許容範囲内に調整できるか否かの判定がなされ（ステップｂ７０）、調整可能な場合には、平行移動による調整加工量δｘを定め（ステップｂ７１）、基準ボスの調整加工を行う（ステップｂ９）。平行移動によっては、ｙ方向で調整が困難な場合、ライン外へ排除する（ステップｂ７２）。

上記した加工基準ボスの調整加工後に、シリンダヘッド鋳造品の代表寸法を調整した加工基準ボスを基準にして測定し（ステップｂ１０）、測定値が公差内か否かの判定を行う（ステップｂ１１）。公差外にある場合は、不良品としてライン外へ除外する（ステップｂ１２）。代表寸法が公差内にある場合には、形状補正加工などの次工程に移行する（ｂ１３）。上記実施形態では、３軸方向について測定値と設計許容値とを比較して、加工基準ボスの調整加工を行ったので、吸気ポートの位置精度を大幅に向上させることができ、また、従来では位置不良としてライン外に排除されていたものを、加工基準ボスの調整加工によって製品化することが可能になる。また、調整加工後のシリンダヘッド鋳造品は、調整加工後の加工基準ボスを基準にして代表寸法を測定して良品が不良品かを判定するので、加工基準ボスの調整加工によって形状精度が劣った製品が含まれるのを防止できる。

（実施形態３）
なお、上記各実施形態では、調整加工量の算出については概略的に説明したが、以下で、さらに具体的な例を図８〜図２１に基づいて説明する。なお、この例でも図８に示すように、粗形品としてｎ気筒２バルブのシリンダヘッド鋳造品１（全長Ｌｘ、全幅Ｌｗ、全高Ｌｈ）を対象にする。該シリンダヘッド鋳造品は、各気筒にそれぞれ吸気ポート２、排気ポート３を有しており、インレットポートバルブシート部２ａ及びインレットポートバルブガイドボスの位置精度が要求されている。図中２ｂは吸気マニフォールド口であり、該シリンダヘッド鋳造品１は、基準ボスとして、ｚ方向についてｋｚ１、ｋｚ２、ｋｚ３を有し、ｙ方向についてｋｙ１、ｋｙ２を有し、ｘ方向についてｋｘを有しており、上記基準ボスに対する各調整加工量δｚ１、δｚ２、δｚ３、δｙ１、δｙ２、δｘを以下で求める。

先ず、図９のフローチャートに示すように、位置の測定、調整加工量の算出に必要な初期条件を設定する（ステップｃ１）。
（初期設定）
シリンダヘッド鋳造品の全寸法は、前述したとおりである。各気筒（♯１〜♯ｎ）のバルブシート部中心のｘ方向図寸をｘ１、ｘ２…ｘｎ、ｙ方向図寸をｙ０、ｚ方向図寸をｚ０とする。各基準ボスの位置寸法（ｘ、ｙ、ｚ方向）は、下記表１の通りとする。なお、基準ボス寸法を成型する鋳型を図寸通りに作ると、調整加工量として削る方向とは逆の計算結果が出たときに対応できなくなる。したがって基準ボスにも削り代（Ｔｚ、Ｔｙ、Ｔｘ）をつける必要がある。この値もそれぞれのシリンダヘッド、鋳造するラインの特性により変わるので、工程設計時に設定する

次に、測定のときに必要な位置寸法を定める。バルブシート部センターのｘ、ｙ方向を測定する位置を図８（ｃ）のように定め、ｚ方向寸法をＺｖｓとする。また、バルブガイドボス高さ測定位置を図８（ｃ）のように定め、ｘ方向位置をＸｖｇ、ｙ方向位置をＹｖｇと定める。また、インレットポート位置の公差として、バルブシート部センター位置の公差をｘ方向について±Ｘａ、ｙ方向について±Ｙａと定め、バルブガイドボス高さの公差を±Ｚａと定める。
なお、ｙ、ｚ方向の基準ボス調整加工については、シリンダヘッド鋳造品が斜めになるような調整加工も有り得る。その場合の斜め調整の傾き公差を次のように決める。
すなわち、バルブシート部センターｙ方向では公差±θｙａとし、バルブガイドボス高さでは公差±θｚａとする。上記公差θｙａは、例えばｔａｎ^−１（０．５×δｍ／Ｌｘ）とし、θｚａは、例えばｔａｎ^−１（０．５×σｍ／Ｌｘ）とする（ただし、δｍは、機械加工代であり、６つの加工面とも同じ加工代とする）。
上記インレットポート位置の公差および傾き調整の傾き公差は、各メーカー、さらにはそれぞれのシリンダヘッドに要求される仕様、開発思想によって異なるものである。
なお、斜め調整加工したとき問題になるのは、端面の削り代であり、傾きが大きいと端面に黒皮残りが発生してしまう。公差を厳しくするのであれば、上記例の式中の係数０．５を小さくすることができる。また、測定値を下記表２のように定める。

なお、バルブガイドボスの高さを測る場合、そのｘ、ｙ方向測定点は、表３に示すように、バルブシートセンター測定値からＸｖｇ，Ｙｖｇずれた点である。吸気ポートを成型する鋳型は、バルブシート部もバルブガイドボスも一体である。従って鋳型の異なる基準ボスではなく、バルブシートセンターから測定点を決めた方がより正確に測定できる。上記により初期設定を終了する。なお、初期値は、Ｚｋｙのみ負の値で、その他は全て正の値である。

次に、シリンダヘッド鋳造品を測定および加工調整位置に搬入し、ワーククランプする（ステップｃ２）。次いで、図８に示す原点位置から、加工基準ボスの位置を測定する（ステップｃ３）。すなわち、Ｚ方向寸法として、Ｋｚ１、Ｋｚ２、Ｋｚ３を測定し、ｙ方向寸法としてＫｙ１、Ｋｙ２を測定し、ｘ方向寸法として、Ｋｘを測定する。次いで、Ｋｚ１、Ｋｚ２、Ｋｚ３を繋いだ面をＳｚとし、Ｋｙ１、Ｋｙ２を繋いだ線をＳｙとし、Ｋｘを通り、Ｓｙに垂直な線をＳｘとして測定基準面を作成する（ステップｃ４）。以降の測定、計算、調整加工は、Ｓｚ、Ｓｙ、Ｓｘが基準となる。
上記Ｓｚ、Ｓｙ、Ｓｘより、インレットポートバルブセンター位置（Ｘｍ１、Ｙｍ１）…（Ｘｍｎ、Ｙｍｎ）を測定する（ステップｃ５）。図８のシリンダヘッド鋳造品では、該測定値はいずれも正の値となる。

次いで、インレットポートバルブガイドボス高さの測定点を求め（ステップｃ６）、インレットポートバルブガイドボス高さ寸法Ｚｍ１、Ｚｍ２…Ｚｍｎを測定する（ステップｃ７）。図８のシリンダヘッド鋳造品では、該測定値はいずれも負の値となる。
次に、ｚ方向調整のため、上記測定値Ｚｍ１…Ｚｍｎが公差±Ｚａ内か否かの判定を行う（ステップｃ８）。ここで、測定値がいずれも公差内の場合、ｚ方向の調整加工は不要であるので、δｚ１、δｚ２、δｚ３の値を０とし（ステップｃ９）、ｙ方向調整（ステップｃ１０〜）へと移行する。一方、上記調整値が公差外の場合、Ｚｍ１…Ｚｍｎの最大値Ｚｍａｘ、最小値Ｚｍｉｎを求め（ステップｃ８０）、測定値の幅Ｚｂ（Ｚｍａｘ−Ｚｍｉｎ）を算出する（ステップｃ８１）。このＺｂの値が、公差内にあるか否かを判定する（ステップｃ８２）。該判定によって、ｚ方向基準面の平行移動でｚ方向の調整加工が可能であるか否かを知ることができる。Ｚｂが公差内にある場合、平行移動で調整が可能であり、この場合、δｚ１＝δｚ２＝δｚ３となり、これらの値をδｚとしてδｚを求める。δｚの算出においては、図１０に示すようにｚ方向基準面Ｓｚを基準とするインレットポートバルブガイドボス位置の最大値をＺｚｍａｘ、最小値をＺｚｍｉｎとして、それぞれの値をＺｚｍａｘ＝｜Ｚｍｉｎ｜、Ｚｚｍｉｎ＝｜Ｚｍａｘ｜とし、図中のＺ０の線がＺｚｍａｘ、Ｚｚｍｉｎの中心線となるようにδｚを設定する。すなわち、調整後に、Ｚ０＝｛（Ｚｚｍａｘ−δｚ）＋（Ｚｚｍｉｎ−δｚ）｝／２を満たすことになる。この関係より、δｚ＝（Ｚｚｍａｘ＋Ｚｚｍｉｎ）／２−Ｚ０が算出される（ステップｃ８３）。このδｚの正負の判定を行い（ステップｃ８４）、算出値が負の場合、調整困難であるので、ＮＧ品としてライン外へ排除する（ステップｃ８５）。算出値が正又は０の場合、δｚ１、δｚ２、δｚ３に上記δｚの値を与えてｙ方向調整（ステップｃ１０〜）へと移行する。また、ステップｃ８２で、Ｚｍ１…Ｚｍｎが公差内にない場合、ｚ方向での斜行移動調整（ステップｃ８６〜）へと移行する。

ｚ方向斜行移動調整では、図１１に示すように、先ず、測定値Ｚｍ１〜Ｚｍｎの単回帰分析により、回帰式（Ｚ＝Ａｚ・Ｘ＋Ｂｚ）を求め（ステップｃ８６）、さらに回帰式における傾き角度θｚ（ステップｃ８７）を求める。次いで、該角度が傾斜公差を超えるか否かを判定し（ステップｃ８８）、公差を超える場合、調整不可であるので、ＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ８９）。上記傾き角度が公差内の場合、各バルブガイドボスから下記式の線までの寸法（Ｚｃ１…Ｚｃｎ）を求める（ステップｃ９０）。なお、計算値が正の場合、測定点が回帰氏の線より上にあり、負の場合、測定点が回帰式の線の下にあることを意味している。

次いで、Ｚｃ１〜Ｚｃｎの中で最大値Ｚｍａｘ（正の値）、最小値Ｚｍｉｎ（負の値）を求め（ステップｃ９１）、図１２に示すように、回帰式の線の上側で、最も離れた点までの寸法をＺｕｍａｘ、下側で最も離れた点までの寸法をＺｌｍａｘとすると、Ｚｕｍａｘ＝Ｚｍａｘ。Ｚｌｍａｘ＝｜Ｚｍｉｎ｜となる（ステップｃ９２）。これにより測定の幅Ｚｂ１が算出される（ステップｃ９２：Ｚｂ１＝Ｚｕｍａｘ＋Ｚｌｍａｘ）。この測定幅が公差内にあるか否かを判定し（ステップｃ９４）、公差外の場合、ずれ量が調整可能範囲を超えているためＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ９５）。次いで、前記で求めた回帰式（Ｚ＝Ａｚ・Ｘ＋Ｂｚ）に平行で、Ｚｕｍａｘ＝Ｚｌｍａｘとなる線（Ｚ＝Ａｚ・Ｘ＋Ｂｚｃ）を引く（ステップｃ９６）。なお、Ｚｕｍａｘ、Ｚｌｍａｘの中間点をＣｚとすると、Ｃｚ＝（Ｚｕｍａｘ＋Ｚｌｍａｘ）／２、Ｂｚｃ＝Ｂｚ＋Ｃｚである。

上記線を利用して、図１２（ｂ）に示すように、Ｚｓ１、Ｚｓ２、Ｚｓ３（図ではＺｓ１のみ図示）を求め、さらにこれから下記式によりδｚ１、δｚ２、δｚ３を算出する（ステップｃ９７）。すなわち、δｚ１＝｜Ｚｓ１｜−ｚ０、δｚ２＝｜Ｚｓ２｜−Ｚ０、δｚ３＝｜Ｚｓ３｜−Ｚ０となる。

上記で求めたδｚ１、δｚ２、δｚ３の正負を判定し（ステップｃ９８）、いずれかの値が負の場合、調整不可であるので、ＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ９９）。また、正の値の場合、ｙ方向調整に移行する。

ｙ方向調整では、図１３に示すように、先ず測定値Ｙｍ１…Ｙｍｎが公差内であるか否かが判定される（ステップｃ１０）。該測定値が公差内の場合、ｙ方向の調整不要としてδｙ１、δｙ２に０が与えられ（ステップｃ１１）、ｘ方向の調整（ステップｃ１２〜）に移行する。一方、上記測定値が公差外の場合、先ず、Ｙｍ１…Ｙｍｎの最大値Ｙｍａｘ、最小値Ｙｍｉｎを求め（ステップｃ１００）、測定の幅Ｙｂを算出する（ステップｃ１０１：Ｙｂ＝Ｙｍａｘ−Ｙｍｉｎ）。この測定幅Ｙｂが公差内にあるか否かを判定し（ステップｃ１０２）、公差外の場合、ｙ方向斜行移動調整に移行する。一方、測定幅Ｙｂが公差内の場合、基準面の平行移動によってｙ方向の調整が可能であり、調整加工量δｙ１＝δｙ２となり、その値をδｙとする。δｙの算出においては、図１４に示すように、ＹｍａｘとＹｍｉｎの中間にＹ０が位置するように調整量δｙを定める。すなわち、（Ｙｍａｘ＋Ｙｍｉｎ）／２＝δｙ＋Ｙ０となる条件を算出する。この結果、δｙが算出される（ステップｃ１０３：δｙ＝（Ｙｍａｘ＋Ｙｍｉｎ）／２−Ｙ０）。このδｙの正負を判定し（ステップｃ１０４）、δｙが負の場合、調整困難であるので、ＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ１０５）。一方、δｙが正または０の場合、上記δｙ１、δｙ２をδｙに設定し、ｘ方向調整（ステップｃ１２〜）へと移行する。

前記したステップｃ１０２において、測定幅Ｙｂが公差外にある場合、ｙ方向斜行移動調整がなされる。この斜行移動調整では、図１５に示すように、先ず、測定値Ｙｍ１〜Ｙｍｎの単回帰分析により回帰式（Ｙ＝Ａｘ・Ｘ＋Ｂｙ）を求める（ステップＣ１０６）。該回帰式を求め、回帰式における傾きθｙを求める（ステップｃ１０７：θｙ＝｜ｔａｎ^−１Ａｙ｜）。次いで、この傾きが公差内にあるか否かを判定し（ステップｃ１０８）、公差外の場合、調整困難なＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ１０９）。傾きが公差内にある場合、各ポート位置から回帰氏の線までの寸法を計算により求める（ステップｃ１１０）。なお、計算値は、正の場合、測定点が回帰式の線より上にあり、負の場合、測定点が回帰式の線より下にあることを意味している。上記計算後、最大値Ｙｍａｘ（正の値）、最小値Ｙｍｉｎ（負の値）を求める（ステップｃ１１１）。次いで、図１６に示すように、回帰式の線の上側で、最も離れた点までの寸法をＹｕｍａｘ、下側で最も離れた点までの寸法をＹｌｍａｘとすると、Ｙｕｍａｘ＝Ｙｍａｘ、Ｙｌｍａｘ＝｜Ｙｍｉｎ｜となる（ステップｃ１１２）。上記より測定幅Ｙｂ１を求める（ステップｃ１１３：Ｙｂ１＝Ｙｕｍａｘ＋Ｙｌｍｉｎ）。

上記測定幅Ｙｂ１が公差内にあるか否かを判定し（ステップｃ１１４）、公差外の場合、ＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ１１５）。測定幅が公差内にある場合、上記で求めた回帰式に平行で、Ｙｕｍａｘ＝Ｙｌｍｉｎとなる線（Ｙ＝Ａｙ・Ｘ＋Ｂｙｃ）を図１６に示すように引く。なお、ＹｕｍａｘとＹｌｍｉｎの中間点をＣｙとすると、Ｂｙｃ＝Ｂｙ＋Ｃｙで表される。上記式より、図１６に示すように、加工基準面から上記線までの距離をＹｓ１、Ｙｓ２、Ｙｓ３（図ではＹｓ１のみ図示）とすると、Ｙｓ１＝Ａｙ・Ｘｋｙ１＋Ｂｙｃ、Ｙｓ２＝Ａｚ・Ｘｋｙ２＋Ｂｙｃで表されるので、基準点Ｙ０を修正すべき調整加工量δｙ１、δｙ２は、それぞれδｙ１＝Ｙｓ１−Ｙ０、δｙ２＝Ｙｓ２−Ｙ０と算出される（ステップｃ１１７）。
上記で算出された調整加工量の正負が判定され（ステップｃ１１８）、いずれかが負の値となる場合、調整が困難であるのでＮＧ品としてライン外に排除される（ステップｃ１１９）。一方、いずれもが正か０となる場合、調整可能として、ｘ方向調整（ステップｃ１２〜）へと移行する。

ｘ方向調整では、図１７に示すように、先ず、前記で測定したＸｍ１〜Ｘｍｎが公差内にあるか否かの判定がなされる（ステップｃ１２）。いずれも公差内の場合、調整不要としてδｘ＝０が与えられ（ステップｃ１３）、調整加工の要否判定行程（ステップｃ１４）へと移行する。
一方、上記ステップｃ１２で、測定値のいずれかが公差外にある場合、調整加工量を求めるため、測定値と図寸との差Ｄ１…Ｄｎを求める（ステップｃ１２０）。次いで、Ｄ１〜Ｄｎの中で最大値Ｄｍａｘ、最小値Ｄｍｉｎを求め（ステップｃ１２１）、その測定幅Ｄｂを算出する（ステップｃ１２２）。測定幅Ｄｂが公差内にあるか否かを判定し（ステップｃ１２３）、公差外の場合、調整不可なＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ１２４）。公差内にある場合、ずれ量の最大値、最小値の絶対値が等しくなるように、図１８に示すように基準面の調整を行う。すなわち、最大値Ｄｍａｘ；ｎ＝ｆ、最小値Ｄｍｉｎ；ｎ＝ｊ、１≦ｆ、ｊ≦ｎとし、ＸｍｊとＸｍｆの垂直２等分線と、ＸｊとＸｆの垂直２等分線とを重ねる。図より明らかなように、必要な調整加工量δｘが、δｘ＝（Ｘｍｊ＋Ｘｍｆ）／２−（Ｘｊ＋Ｘｆ）／２として算出される（ステップｃ１２６）。この調整加工量の正負を判定し（ステップｃ１２７）、負の場合、調整不可であるのでＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ１２８）。一方、調整加工量が正または０の場合、調整加工の要否判定を行う（ステップｃ１４）。調整加工の要否判定では、算出された調整加工量δｚ１、δｚ２、δｚ３、δｙ１、δｙ２、δｘの全てがゼロの場合、調整加工は不要であるので、調整加工を行うことなく、機械加工ラインにおいて、適正化した加工基準ボスを利用して製品自体の機械加工を行う（ステップｃ１５）。

一方、上記調整加工量のいずれかが正の場合は、上記で算出した調整加工量に基づいて加工基準ボスの調整加工を行う（ステップｃ１４０）。その後は、他の箇所の代表寸法を測定し（ステップｃ１４１）、該寸法測定値が公差内にあるか否かを判定する。いずれかの測定値が公差外の場合、形状不良となるので、ＮＧ品としてライン外に排除する（ステップｃ１４３）。上記寸法測定値が公差内の場合には、上記機械加工（ステップｃ１５）に供する。
上記行程により、寸法精度を±０．５から±０．３に上げることができ、また、金型立ち上げのとき、主型とポート中子の位置決め確認時間が短くなる。さらに、寸法不良で排除されるワークが少なくなる効果がある。

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能であり、上記したシリンダヘッド鋳造品以外への適用も可能である。

本発明の一実施形態に用いられるシリンダヘッド鋳造品の（ａ）平面図および（ｂ）縦面断面図である。 同じく、シリンダヘッド鋳造品を得る鋳型を示す図である。 同じく、シリンダヘッド鋳造品の形状補正の機械加工を説明する概略図である。 同じく、基準ボスの調整加工の前後を示す図である。 同じく、調整加工に至る手順を示すフローチャートである。 同じく、調整加工に使用するシステムの一例を示す概略図である。 本発明の他の実施形態における調整加工に至る手順を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態における調整加工で用いる基準線等を説明する図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）正面図、（ｃ）は、（ａ）図のＡ−Ａ線断面図である。 同じく、ｚ方向調整に至る行程を示すフローチャートである。 同じく、ｚ方向平行移動調整を説明する概略図である。 同じくｚ方向斜行移動調整行程を示すフローチャートである。 同じく、ｚ方向斜行移動調整を説明する概略図である。 同じく、ｙ方向平行移動調整行程を説明する概略図である。 同じく、ｙ方向平行移動調整を説明する概略図である。 同じく、ｙ方向斜行移動調整行程を示すフローチャートである。 同じく、ｙ方向斜行移動調整を説明する概略図である。 同じく、ｘ方向調整行程を示すフローチャートである。 同じく、ｘ方向調整を説明する概略図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド鋳造品
２ 吸気ポート
２ａ インレットポートバルブシート部
３ 排気ポート
４ ウォータジャケット
５ａ 基準ボス
５ｂ 基準ボス
５ｃ 基準ボス

Claims (6)

1. シリンダヘッド基準ボスの位置とインレットポートバルブシート側センターの位置およびインレットポートバルブガイドのボスの位置を測定し、前記測定値と設計許容値とを比較して、前記測定値が設計許容値内にあるか否かの判定を行い、前記測定値が前記設計許容値外にある場合、その判定結果に基づいて、前記測定値を設計許容値内とするための基準ボスの調整加工量を計算し、該調整加工量に従い基準ボスの調整加工を行うことを特徴とするシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法。
2. 基準ボスの位置およびインレットポートバルブシート側センターの位置測定は、Ｘ、Ｙ軸方向に各々行うことを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法。
3. 基準ボスの位置およびインレットポートバルブシート側センターの位置測定は、さらにＺ軸方向に行うことを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法。
4. 前記計算における基準ボスの調整は、該基準ボスの基準面を平行移動させるように行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法。
5. 前記計算における基準ボスの調整は、該基準ボスの基準面を傾斜移動させるように行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法。
6. 調整加工が行われた加工基準ボスを基準にしてシリンダヘッドの代表寸法を測定し、該寸法測定値が予め定めた寸法設計値の許容範囲内にあるか否かの判定を行い、前記寸法測定値が許容範囲外の場合に、該当するシリンダヘッドを形状不良と判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシリンダヘッドの基準ボスの調整加工方法。

Images