JP4889038B2

JP4889038B2 - 孔付鋳造粗材検査装置

Info

Publication number: JP4889038B2
Application number: JP2007217028A
Authority: JP
Inventors: 勝利奥村; 友裕都築
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: JP2009052891A

Description

本発明は孔付鋳造粗材の表面にセンサの平坦接触面を密接させて金属表面物性の検査を行う孔付鋳造粗材検査装置に関するものである。

従来、渦電流センサにより導電率を検出して金属表面物性の検査や超音波センサにより金属の探傷検査を行う際、渦電流センサや超音波センサを被検査体の表面に密接させる必要があり、付勢手段を設けるとともに保持部に可撓性をもたせたプローブを作業員が手で把持して検査対象面に接触させるものがある（例えば、特許文献１参照）。また、超音波センサを被検査体に密接させるため、走査機構をマグネットにより試験体に吸着させ、走査機構と一体化された探触子を圧縮ばねにより試験体に密接させるものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかし、特許文献１のものは、手でプローブを把持して検査対象面に探傷コイルを接触させて検査を行うため、搬送ラインに組み込んで自動的に検査を行うことができないという問題があるうえに、手持ちで検査を行うため密接させる圧が安定せず検出精度にばらつきが生じやすいという問題がある。また、特許文献２のものも、試験体に走査機構を吸着させて検査を行うため、搬送ラインに組み込んで自動的に検査を行うことが難しいという問題があるうえに、マグネットを使用するため渦電流センサによる金属表面の物性検査を行うことは難しいという問題がある。
特願２００６−４７０３６号公報特開平７−１７４７９３号公報

本発明は搬送ライン上を搬送されてくる仕上げ加工前の寸法精度の低い孔付鋳造粗材の表面物性の検査を的確に行うことができる孔付鋳造粗材検査装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、搬送ライン上を搬送されてくる孔付鋳造粗材を停止させる検査ゾーンの上部に、フローティング装置を孔付鋳造粗材に向けて進退動させる進退動機構を設けるとともに、前記フローティング装置に、進退動機構の支持プレートに設けた円錐状凹部と倣い機構の揺動プレートに設けた逆円錐状凹部とに係止される両球継手をもって倣い機構を取り付け、前記揺動プレートと支持プレートとをばねにより離隔付勢するとともに、倣い機構の揺動プレートに設けられる嵌合部材を孔付鋳造粗材の成形上面に形成される複数の成形孔内に嵌合させて孔付鋳造粗材の成形上面のＸ・Ｙ方向への傾きに倣わせるとともに、前記倣い機構に孔付鋳造粗材の成形上面に平接触子を密着させて表面物性の検査を行うセンサを取り付けたことを特徴とするものである。

なお、倣い機構を成形孔内のＸ・Ｙ方向の２点また３点で接する嵌合部材としたり、孔付鋳造粗材の成形上面に接触する電気的に直列接続される三つ以上の導通センサを倣い機構に配設したり、孔付鋳造粗材の成形上面に接触して表面温度を検出する温度センサを倣い機構に設けたり、センサを微小スライド及び微小揺動自在な保持部材に支持させたりしてもよい。

本発明は、搬送ライン上を搬送されてくる孔付鋳造粗材を停止させる検査ゾーンの上部に、フローティング装置を孔付鋳造粗材に向けて進退動させる進退動機構を設けるとともに、前記フローティング装置に、進退動機構の支持プレートに設けた円錐状凹部と倣い機構の揺動プレートに設けた逆円錐状凹部とに係止される両球継手をもって倣い機構を取り付け、前記揺動プレートと支持プレートとをばねにより離隔付勢するとともに、倣い機構の揺動プレートに設けられる嵌合部材を孔付鋳造粗材の成形上面に形成される複数の成形孔内に嵌合させて孔付鋳造粗材の成形上面のＸ・Ｙ方向への傾きに倣わせるとともに、前記倣い機構に孔付鋳造粗材の成形上面に平接触子を密着させて表面物性の検査を行うセンサを取り付けたことにより、仕上げ加工前で寸法精度が悪く搬送ラインの検査ゾーンに精度よく位置決めできない孔付鋳造粗材に対しても、フローティング装置を介して倣い機構を孔付鋳造粗材の成形孔に嵌合させることにより、センサは孔付鋳造粗材と平行に配置されるので、センサの平接触子は孔付鋳造粗材の成形上面に確実に密着して精確な検出値を得ることができる。しかも、フローティング装置を孔付鋳造粗材に向けて進出させる進退動機構に取り付けることにより、搬送ライン上を搬送されてくる孔付鋳造粗材の表面にセンサを間歇的に押し付けて行う自動検査が可能となり生産性を大幅に向上させることができる。

また、倣い機構を成形孔内のＸ・Ｙ方向の２点また３点で接する嵌合部材としたものとすることにより、極めて簡単な構造でありながら、嵌合部材を孔付鋳造粗材の成形孔に嵌合させるだけで高い精度でセンサの平接触子を孔付鋳造粗材と平行に配置させることができる。

さらに、孔付鋳造粗材の成形上面に接触する電気的に直列接続される三つ以上の導通センサを倣い機構に配設したことにより、倣い機構が孔付鋳造粗材と平行となったことを導通センサの導通により確実に検知できるので検査不良を生じることがない。さらに、全導通センサの導通によってセンサに電源が供給されるようにすることにより、検査不良の発生をなくすことができるものとなる。しかも、センサへの電源供給は各導通センサとセンサを直列接続するだけでよいので極めて安価なものとすることができる。

孔付鋳造粗材の成形上面に接触して表面温度を検出する温度センサを倣い機構に設けることにより、孔付鋳造粗材の熱により生じるセンサの検出誤差を補償することができるので、高精度の検査結果を得ることができるものとなる。

また、センサを微小スライド及び微小揺動自在な保持部材に支持させることにより、倣い機構による倣いが不十分であった場合にも、センサの平接触子を孔付鋳造粗材の成形上面と平行にすることができるので、密着不良による検査不良を生じることがなく常に正確な検査結果を得ることができる。

次に、本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１中１は孔付鋳造粗材搬送用のローラコンベアよりなる搬送ライン２上を搬送されてくる孔付鋳造粗材Ｓ（例えば、シリンダブロック）を停止させて表面物性の検査を行う検査ゾーンである。

そして、検査ゾーン１の搬送ライン２を跨ぐ門形フレーム２ａの上部にはフローティング装置５を取り付けた進退動機構３が取り付けられ、門形フレーム２ａの前部には搬送されてくる孔付鋳造粗材Ｓを所定位置に停止させるストッパ機構６が取り付けられている。また、フローティング装置５にはセンサ４と成形孔Ｃ内のＸ・Ｙ方向の２点また３点で接する嵌合部材５２とを設けた倣い機構５０が取り付けられている。

また、フローティング装置５を孔付鋳造粗材Ｓに向けて進出させる進退動機構３は油圧シリンダ３０とガイドシャフト３１、３１とよりなり、他方のガイドシャフト３１にはドグ３２取付用のドグシャフト３３が設けてある。３４は近接スイッチであり、該近接スイッチ３４とドグ３２とにより油圧シリンダ３０の作動が制御される。

また、前記センサ４は先端を平接触子４ａとした導電率センサよりなるもので、該センサ４は保持部材４１を介して倣い機構５０の揺動プレート５１ａに取り付けられ、先端の平接触子４ａが揺動プレート５１ａの下面より張出されて孔付鋳造粗材Ｓの成形上面に密着できるようになっている。また、前記保持部材４１はセンサ４を微小スライド及び微小揺動自在に揺動プレート５１ａに取り付けるもので、倣い機構５０と孔付鋳造粗材Ｓとの平行度が不充分で孔付鋳造粗材Ｓとセンサ４間に生じた数ミリの高さや傾きを吸収して、センサ４の平接触子４ａを孔付鋳造粗材Ｓ成形上面に確実に密着させるものである。

さらに、前記保持部材４１はセンサ４を取り付ける套体４１ａをフローティング装置５の揺動プレート５１ａに透設された大きめの孔５１ｂに嵌挿するとともに、ばねまたはゴム等の弾性部材４１ｂの下端を套体４１ａの外鍔と揺動プレート５１ａに取り付けられる環状のばね受け板４１ｄに当接させ、上端を揺動プレート５１ａの凹段部に当接させることによりセンサ４の正立状態を維持させている。

このため、孔付鋳造粗材Ｓと倣い機構５０間に僅かな傾きが生じた状態で、フローティング装置５を介してセンサ４を孔付鋳造粗材Ｓの成形上面に圧接させると、保持部材４１は弾性部材４１ｂの付勢力に抗して微小揺動、あるいは微小スライドして傾きを吸収してセンサ４の平接触子４ａは孔付鋳造粗材Ｓの成形上面に密着されることとなる。

また、フローティング装置５は進退動機構３の油圧シリンダ３０とガイドシャフト３１に支持される支持プレート５０ａと、該支持プレート５０ａと所定間隔下に対向配置される揺動プレート５１ａと、支持プレート５０ａの円錐状凹部５０ｂと揺動プレート５１ａの逆円錐状凹部５１ｂとに係止される両球継手５３と、該両球継手５３の連繋ピン５３ａに巻装され揺動プレート５１ａ及び支持プレート５０ａとを離隔する方向に付勢するばね５４とからなる。このため支持プレート５０ａに対して揺動プレート５１ａはばね５４に付勢されたフローティング状態とされるので倣い機構５０の高さ方向のずれはばね５４により吸収されることとなる。

また、両球継手５３は図３に示されるように、支持プレート５０ａと揺動プレート５１ａの４隅に配設されるとともに、該支持プレート５０ａと揺動プレート５１ａはフローティング装置５が孔付鋳造粗材Ｓと干渉しないように、両球継手５３を取り付ける部位を外方に張出される山形部を形成したものとしている。

また、嵌合部材５２は略菱形の２点接触片５２ａと略三角形状の３点接触片５２ｂとからなる。２点接触片５２ａは図３に示されるように、略菱形として長辺側が成形孔Ｃ内面の例えばＹ方向に２点で接触できるようになっており、孔付鋳造粗材Ｓの成形上面のＹ方向への傾きに倣うようになっている。また、図４に示されるように２点接触部材５２ａは側面形状を先細りとして成形孔Ｃ内の挿入が円滑に行われるようになっている。

さらに、嵌合部材５０の３点接触片５２ｂは図３に示されるように、略三角形として各頂点が成形孔Ｃ内面にＸ・Ｙ方向の３点で接触できるようになっており、孔付鋳造粗材Ｓの成形上面のＸ・Ｙ方向への傾きに倣うようになっている。また、図４に示されるように３点接触片５２ｂは側面形状を先細りとして成形孔Ｃ内への挿入が円滑に行われるようになっている。

なお、嵌合部材５２の２点接触片５２ａと３点接触片５２ｂとを孔付鋳造粗材Ｓの成形孔Ｃに嵌合させて倣いを行う理由は、シリンダブロックのような孔付鋳造粗材Ｓに成形されるシリンダ孔（成形孔Ｃ）にはシリンダスリーブがインサートされており、高い精度で位置決めを行うことができるからである。また、好ましい実施例では嵌合部材５２を２点接触片５２ａと３点接触片５２ｂとからなるものとしているが、二つの２点接触片５２ａを用いてもよい。この場合、一方の２点接触片５２ａは成形上面に対して例えばＸ方向に配置し、他方の２点接触片５２ａはＹ方向に配置する必要がある。また、二つの３点接触片５２ｂを用いるものとすればより高い精度で平行を得ることができる。

前記ストッパ機構６はローラコンベアよりなる搬送ライン２を送られてくる孔付鋳造粗材Ｓを検査ゾーン１内に停止させるものであり、油圧シリンダ６０と、油圧シリンダ６０により進出されて孔付鋳造粗材Ｓの上部側面を当接させるストッパ６１とからなる。

７は倣い機構５０に設けられる熱電対等の温度センサであり、該温度センサ７は孔付鋳造粗材Ｓの温度を検出し、該検出温度に基づいてセンサ４により検出された検出値の補償を行ない温度変動による検査精度の低下を防止している。また、前記温度センサ７は先端の弧状接触面を張出させて套体７０内に嵌合されるもので、該套体７０は揺動プレート５１ａに取り付けられるスリーブ７１に嵌挿されてスライド自在とされるとともにばね７２により孔付鋳造粗材Ｓに向けて突出されるように付勢され、一定の圧力で弧状接触面が孔付鋳造粗材Ｓに当接されようにして、弧状接触面の摩耗や接触圧の変動による検出誤差の発生を防いでいる。

８は倣い機構５０に設けられる接点を有する三つの導通センサであり、該導通センサ８は電気的に直列接続されて揺動プレート５１ａに配設されている。そして、各導通センサ８が導通したとき倣い機構５０は孔付鋳造粗材Ｓと平行になったことが確認されるものである。また、導通センサ８は二等辺三角形の頂角部にある接点が孔付鋳造粗材Ｓの中心線状に配置され、底角部にある二つの接点が中心線上の左右対称位置に配置されるようになっているが、このような配置に限定されるものではなく、揺動プレート５１ａ上の任意の部位に導通センサ８を３点以上配置させて孔付鋳造粗材Ｓの傾きに倣い機構５０が確実に倣っているかを確認できるものであればよいことはいうまでもない。

さらに、導通センサ８はセンサ４への電源供給を行うものであり、導通センサ８が全て導通されることによりセンサ４に電源が自動的に供給されるスイッチ機能を有している。このためセンサ４の密着不良による検査不良の発生を的確に防止できるものとなっている。

９はセンサ４が導電率センサである場合、センサ４の測定値の校正を行う校正機構であり、該校正機構９は導電率センサとしてのセンサ４を接触させる校正用ブロックと、センサ４の平接触子４ａ位置に校正用ブロックを進出させる進退動機構９０とからなる。そして、標準値を得る校正用ブロックにセンサ４の平接触子４ａを接触させることによりセンサ４の校正を行うものであり、この校正は検査毎、あるいは一定周期毎に行うものとする。

このように構成されたものは、搬送ライン２上を検査ゾーン１まで搬送されてくるシリンダブロックとしての孔付鋳造粗材Ｓが図示しない通過センサにより検知されると、ストッパ機構６の油圧シリンダ６０が作動してストッパ６１を孔付鋳造粗材Ｓの通過ライン上に突出させることとなる。このため孔付鋳造粗材Ｓはストッパ６１にぶつかって検査ゾーン１内の所定位置で停止される。

孔付鋳造粗材Ｓが停止されたら、ストッパ機構６のストッパ６１を後退させてフローティング装置５と干渉しないようにしてから、進退動機構３の油圧シリンダ３０を作動させてフローティング装置５を進出させて倣い機構５０を孔付鋳造粗材Ｓに向けて下降させる。この下降により嵌合部材５２の２点接触片５２ａと３点接触片５２ｂとは孔付鋳造粗材Ｓの成形孔Ｃ（シリンダ孔）内に嵌合されることとなる。

嵌合部材５２の２点接触片５２ａと３点接触片５２ｂとが成形孔Ｃ内に嵌挿されることにより、倣い機構５０はフローティング装置５を介して孔付鋳造粗材Ｓ上面のＸ・Ｙ方向の傾きに倣うこととなる。これは進退動機構３に固定される支持プレート５０ａは両球継手５３とばね５４を介して揺動プレート５１ａと連繋されているため、倣い機構５０の揺動は支持プレート５０ａの円錐状凹部５０ｂと揺動プレート５１ａの逆円錐状凹部５１ｂとに係止される両球継手５３とばね５４により吸収されるので、揺動プレート５１ａの２点接触片５２ａと３点接触片５２ｂが成形孔Ｃに嵌合することによって支持プレート５０ａに揺動が伝達され、進退動機構３に不都合を生じさせることはない。

このようにして倣い機構５０は孔付鋳造粗材Ｓの成形上面のＸ・Ｙ方向の傾きに倣うので、倣い機構５０に取り付けられたセンサ４の平接触子４ａは孔付鋳造粗材Ｓの成形上面と平行となる。このとき孔付鋳造粗材Ｓと倣い機構５０間に吸収できなかった微小な傾きがあれば、保持部材４１により微小な傾きは吸収されるので、センサ４の平接触子４ａは孔付鋳造粗材Ｓの成形上面に的確に密着されることとなる。また、倣い機構５の高さ方向のずれがあるとフローティング装置５のばね５４により吸収されることとなる。

そして、センサ４が孔付鋳造粗材Ｓの成形上面に的確に密着されると、電気的に直列接続される３個の導通センサ８の各接点は孔付鋳造粗材Ｓの成形上面に接触して導通し、センサ４に電源を供給するので、孔付鋳造粗材Ｓに平接触子４ａを密着させたセンサ４は導電率の検出を行うこととなる。

また、センサ４による導電率の測定時、熱電対等の温度センサ７により孔付鋳造粗材Ｓの表面温度が測定され、該測定値に基づいてセンサ４による測定値の温度補償を行い、精確な測定値が得られるようにしている。

なお、センサ４は孔付鋳造粗材Ｓの表面の物性を検査するための導電率センサとしているが、平接触子４ａを被検査体に密着させる種々のセンサに有効なことはいうまでもない。

本発明の好ましい実施の形態を示す正面図である。同じく側面図である。揺動プレートを示す平面図である。同じく側面図である。揺動プレートに取り付けられた導電率センサを示す断面図である。フローティング装置を拡大して示す断面図である。同じく状態を異にして示す断面図である。揺動プレートに取り付けられた温度センサを示す断面図である。

１検査ゾーン
２搬送ライン
３進退動機構
４センサ
4a 平坦接触面
５フローティング装置
７温度センサ
８導通センサ
41 保持部材
50 倣い機構
50a 支持プレート
50b 円錐状凹部
51a 揺動プレート
51b 逆円錐状凹部
52 嵌合部材
52a ２点接触片
52b ３点接触片
53 両球継手
54 ばね
Ｃ成形孔
Ｓ孔付鋳造粗材

Claims

搬送ライン上を搬送されてくる孔付鋳造粗材を停止させる検査ゾーンの上部に、フローティング装置を孔付鋳造粗材に向けて進退動させる進退動機構を設けるとともに、前記フローティング装置に、進退動機構の支持プレートに設けた円錐状凹部と倣い機構の揺動プレートに設けた逆円錐状凹部とに係止される両球継手をもって倣い機構を取り付け、前記揺動プレートと支持プレートとをばねにより離隔付勢するとともに、倣い機構の揺動プレートに設けられる嵌合部材を孔付鋳造粗材の成形上面に形成される複数の成形孔内に嵌合させて孔付鋳造粗材の成形上面のＸ・Ｙ方向への傾きに倣わせるとともに、前記倣い機構に孔付鋳造粗材の成形上面に平接触子を密着させて表面物性の検査を行うセンサを取り付けたことを特徴とする孔付鋳造粗材検査装置。
倣い機構を成形孔内のＸ・Ｙ方向の２点また３点で接する嵌合部材としたことを特徴とする請求項１に記載の孔付鋳造粗材検査装置。
孔付鋳造粗材の成形上面に接触する電気的に直列接続される三つ以上の導通センサを倣い機構に配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の孔付鋳造粗材検査装置。
孔付鋳造粗材の成形上面に接触して表面温度を検出する温度センサを倣い機構に設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の孔付鋳造粗材検査装置。
センサを微小スライド及び微小揺動自在な保持部材に支持させたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の孔付鋳造粗材検査装置。