JP5267158B2

JP5267158B2 - Ultrasonic measuring device

Info

Publication number: JP5267158B2
Application number: JP2009016029A
Authority: JP
Inventors: 貴士山口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: JP2010175306A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic measurement device capable of measuring a precise position of a hole part by using an ultrasonic wave even when a hole part to be measured is a deep hole difficult to be measured by a probe or the like of a three-dimensional measurement machine. <P>SOLUTION: The ultrasonic measurement device 1 for measuring the position of a main oil hole 3 that is a linear hole part included in a cylinder head 2 includes an ultrasonic sensor 10 transmitting and receiving an ultrasonic wave and a jig 20 positioned on a head upper surface part 2a that is a prescribed outer side surface part along the depth direction of the main oil hole 3 relative to the cylinder head 2, and movably supporting the ultrasonic sensor 10 in a first direction (Z direction) that is the direction along the depth direction with respect to the directions parallel to the reference surface and a second direction (X direction) that is orthogonal to the first direction with a posture in which the transmission and reception direction of the ultrasonic wave is orthogonal to a prescribed reference surface (base upper side surface 21c) along the head upper surface part 2a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばエンジンを構成するシリンダヘッドが有する深穴であるメインオイルホール等の穴部の位置を測定するための超音波測定装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic measurement device for measuring the position of a hole such as a main oil hole which is a deep hole of a cylinder head constituting an engine, for example.

物体の形状や位置等を非接触で測定できることから、所定の構造物が有する欠陥の検査等として、超音波を用いた測定が行われている（例えば、特許文献１参照。）。このような超音波を用いた測定が、従来、例えば自動車エンジン等のエンジンを構成するシリンダヘッドが有する穴部を測定の対象として行われている。具体的には、次のとおりである。 Since the shape, position, and the like of an object can be measured in a non-contact manner, measurement using ultrasonic waves is performed as an inspection of a defect of a predetermined structure (see, for example, Patent Document 1). Conventionally, measurement using such ultrasonic waves has been performed using a hole portion of a cylinder head constituting an engine such as an automobile engine as an object of measurement. Specifically, it is as follows.

すなわち、エンジンを構成するシリンダヘッドにおいては、オイル通路等として用いられる穴部が形成される。このような穴部の位置等の測定としては、接触式のプローブを備える三次元測定機を用いる方法がある。三次元測定機による測定は、プローブが穴部に挿入されて穴部の内周面に接触させられることで行われる。 That is, a hole used as an oil passage or the like is formed in the cylinder head constituting the engine. As a measurement of the position of such a hole, there is a method using a three-dimensional measuring machine equipped with a contact type probe. The measurement by the three-dimensional measuring machine is performed by inserting the probe into the hole and bringing it into contact with the inner peripheral surface of the hole.

しかし、シリンダヘッドが有する穴部には、メインオイルホール（各部への分岐通路が連通するメインとなるオイル通路）がある。メインオイルホールは、例えば４００ｍｍ程度の加工長の深穴である。このため、メインオイルホールが測定対象となる場合、三次元測定機のプローブが穴奥まで届かない事態が生じる。つまりこの場合、プローブが届かない穴奥の部分については、測定が困難となる。この点、超音波を用いた測定によれば、穴部の外部から超音波を当てることで測定を行うことができることから、穴の深さによらずに測定を行うことができる。 However, the hole that the cylinder head has has a main oil hole (a main oil passage through which a branch passage to each part communicates). The main oil hole is a deep hole having a processing length of about 400 mm, for example. For this reason, when the main oil hole is a measurement target, a situation occurs in which the probe of the coordinate measuring machine does not reach the back of the hole. In other words, in this case, it is difficult to measure the portion at the back of the hole where the probe does not reach. In this respect, according to the measurement using the ultrasonic wave, the measurement can be performed by applying the ultrasonic wave from the outside of the hole portion. Therefore, the measurement can be performed regardless of the depth of the hole.

一方で、従来における超音波を用いた測定は、測定対象である穴部がシリンダヘッドのメインオイルホールである場合、超音波の送受信を行う超音波センサがシリンダヘッドにおける所定の外側面部からメインオイルホールに対応する位置に沿って手作業で移動させられることにより行われている。具体的には、超音波センサがシリンダヘッドにおけるメインオイルホールの深さ方向に沿う所定の外側面部においてメインオイルホールに対応する位置の近傍を走査させられることで、メインオイルホールについて、外側面部からメインオイルホールまでの距離が一番短い場所（外側面部からメインオイルホールまでの肉厚が一番薄い場所）が、ピークホールド機能等によって測定される。 On the other hand, in the conventional measurement using ultrasonic waves, when the hole to be measured is the main oil hole of the cylinder head, an ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves is connected to the main oil from a predetermined outer surface portion of the cylinder head. This is done by being moved manually along the position corresponding to the hall. Specifically, the ultrasonic sensor is allowed to scan the vicinity of the position corresponding to the main oil hole in the predetermined outer surface portion along the depth direction of the main oil hole in the cylinder head, so that the main oil hole is separated from the outer surface portion. The place where the distance to the main oil hole is the shortest (the place where the wall thickness from the outer surface portion to the main oil hole is the thinnest) is measured by a peak hold function or the like.

このような測定方法によれば、上下方向（超音波の送受信方向）についてのみの測定となることから、例えばメインオイルホールについての任意の断面位置における位置度等から導かれるメインオイルホールの正確な位置（三次元的な位置）の測定が困難である。つまり、従来における超音波を用いた測定においては、メインオイルホールの位置について超音波測定器の測定能力との関係においてある程度の範囲で目処をつけることはできるが、正確な位置の測定を行ううえでは十分ではない。そこで、穴奥の部分を含めたメインオイルホールの正確な位置の測定のため、現状では、シリンダヘッドを切断することによる破壊検査が行われている。こうした破壊検査は、生産性の低下を招く。 According to such a measurement method, since measurement is performed only in the vertical direction (transmission / reception direction of ultrasonic waves), for example, the accuracy of the main oil hole derived from the degree of position at an arbitrary cross-sectional position of the main oil hole is determined. Measurement of position (three-dimensional position) is difficult. In other words, in the conventional measurement using ultrasonic waves, the position of the main oil hole can be determined within a certain range in relation to the measurement capability of the ultrasonic measuring instrument, but accurate position measurement is necessary. Is not enough. Therefore, at present, destructive inspection is performed by cutting the cylinder head in order to accurately measure the position of the main oil hole including the deep part of the hole. Such destructive inspection leads to a decrease in productivity.

実開平５−５５０６１号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-55061

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、測定対象である穴部が、三次元測定機のプローブ等による測定が困難な深穴であっても、超音波を用いることで穴部の正確な位置を測定することができる超音波測定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the problem to be solved is that the hole to be measured is a deep hole that is difficult to measure with a probe of a coordinate measuring machine or the like. Even if it exists, it is providing the ultrasonic measuring device which can measure the exact position of a hole part using an ultrasonic wave.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

すなわち、請求項１においては、シリンダヘッドが有する、その断面が円形状である直線状の穴部の位置を測定するための超音波測定装置であって、超音波を送受信する超音波センサと、前記シリンダヘッドに対して前記穴部の深さ方向に沿う所定の外側面部上で位置決めされ、前記超音波センサを、前記超音波の送受信方向が前記外側面部に沿った所定の基準面に対して垂直方向となる姿勢で、かつ、前記基準面に平行な方向について、前記穴部の深さ方向に沿う方向である第一の方向、および該第一の方向に直交する方向である第二の方向に移動可能に支持する治具と、を備え、前記第一の方向の所定位置において、前記超音波センサを前記第二の方向に移動させて、前記穴部の内周面の位置からの超音波の反射波が受信できる範囲における中心の位置を、前記穴部の前記第二の方向における中心の位置として測定するとともに、前記外側面部から前記穴部までの前記シリンダヘッド部分の厚みの最小値と、前記穴部の半径と、の和を、前記基準面に対する垂直方向における中心の位置として測定することにより、前記第一の方向の所定位置における前記穴部の位置を測定するものである。 That is, in claim 1, an ultrasonic measurement device for measuring the position of a linear hole portion of the cylinder head having a circular cross section, an ultrasonic sensor for transmitting and receiving ultrasonic waves, The ultrasonic sensor is positioned with respect to the cylinder head on a predetermined outer surface portion along the depth direction of the hole portion, and the ultrasonic sensor transmits and receives the ultrasonic wave with respect to a predetermined reference surface along the outer surface portion. A first direction that is a direction along the depth direction of the hole and a second direction that is perpendicular to the first direction with respect to a direction that is a vertical direction and parallel to the reference plane A jig for supporting movement in the direction, and moving the ultrasonic sensor in the second direction at a predetermined position in the first direction from the position of the inner peripheral surface of the hole. Within a range where ultrasonic reflected waves can be received. Measuring the center position of the hole portion as the center position in the second direction of the hole portion, and the minimum thickness of the cylinder head portion from the outer surface portion to the hole portion, and the radius of the hole portion, Is measured as the position of the center in the direction perpendicular to the reference plane, thereby measuring the position of the hole at a predetermined position in the first direction .

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、測定対象である穴部が、三次元測定機のプローブ等による測定が困難な深穴であっても、超音波を用いることで穴部の正確な位置を測定することができる。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
That is, according to the present invention, even if the hole to be measured is a deep hole that is difficult to measure with a probe of a coordinate measuring machine, the exact position of the hole is measured by using ultrasonic waves. be able to.

本発明の一実施形態に係る超音波測定装置の構成を示す平面図。1 is a plan view showing a configuration of an ultrasonic measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. 同じく正面一部断面図。Similarly front sectional drawing. 同じく側面図。Similarly side view. 本発明の一実施形態に係る超音波測定装置の測定原理についての説明図。Explanatory drawing about the measurement principle of the ultrasonic measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施例である測定バラつきの一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement variation which is an Example of this invention.

本発明は、超音波センサを備える装置構成において、超音波センサを、シリンダヘッドが有する深穴の深さ方向に沿う所定の基準面に沿って、互いに直交する二方向に移動可能に支持することで、深穴の正確な位置を測定しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。 According to the present invention, in an apparatus configuration including an ultrasonic sensor, the ultrasonic sensor is supported so as to be movable in two directions orthogonal to each other along a predetermined reference plane along the depth direction of the deep hole of the cylinder head. Thus, the precise position of the deep hole is to be measured. Embodiments of the present invention will be described below.

図１に示すように、本実施形態に係る超音波測定装置１は、自動車エンジンを構成するシリンダヘッド２をワーク（測定対象物）とするものである。つまり、超音波測定装置１は、シリンダヘッド２が有する穴部を測定対象とする。シリンダヘッド２は、例えばアルミニウム鋳造品であり、全体として略直方体状（厚板状）の外形を有する。 As shown in FIG. 1, an ultrasonic measurement apparatus 1 according to the present embodiment uses a cylinder head 2 constituting an automobile engine as a work (measurement object). That is, the ultrasonic measurement apparatus 1 uses the hole portion of the cylinder head 2 as a measurement target. The cylinder head 2 is an aluminum casting product, for example, and has a substantially rectangular parallelepiped (thick plate) outer shape as a whole.

シリンダヘッド２は、超音波測定装置１による測定対象となる穴部として、メインオイルホール３を有する。メインオイルホール３は、エンジンにおける各部に向けて分岐する分岐オイル通路が連通する、メインとなるオイル通路を形成する穴部である。このため、メインオイルホール３は、シリンダヘッド２の長手方向（図１における左右方向、以下同じ。）の略全体にわたって直線状に形成される。 The cylinder head 2 has a main oil hole 3 as a hole to be measured by the ultrasonic measuring device 1. The main oil hole 3 is a hole portion that forms a main oil passage through which branch oil passages that branch toward each part of the engine communicate. For this reason, the main oil hole 3 is formed linearly over substantially the entire longitudinal direction of the cylinder head 2 (the left-right direction in FIG. 1, the same applies hereinafter).

したがって、メインオイルホール３は、シリンダヘッド２の長手方向の寸法に対応して、例えば約４００ｍｍ程度の加工長の深穴（穴径約１０ｍｍ程度）として形成される。メインオイルホール３は、シリンダヘッド２の長手方向の一側（図１における右側）から他側（同図における左側）に向けて加工される。つまり、図１においては、シリンダヘッド２の長手方向のうち左に向かう方向が、メインオイルホール３の穴あけ方向（加工方向）に対応する。本実施形態に係るシリンダヘッド２は、互いに平行に形成される二つのメインオイルホール３を有する。なお、シリンダヘッド２が有するメインオイルホール３の数や設けられる位置は特に限定されるものではない。 Accordingly, the main oil hole 3 is formed as a deep hole (hole diameter of about 10 mm) having a processing length of about 400 mm, for example, corresponding to the longitudinal dimension of the cylinder head 2. The main oil hole 3 is processed from one side in the longitudinal direction of the cylinder head 2 (right side in FIG. 1) to the other side (left side in FIG. 1). That is, in FIG. 1, the leftward direction of the longitudinal direction of the cylinder head 2 corresponds to the drilling direction (processing direction) of the main oil hole 3. The cylinder head 2 according to the present embodiment has two main oil holes 3 formed in parallel to each other. In addition, the number of the main oil holes 3 which the cylinder head 2 has, and the position provided are not specifically limited.

このようにシリンダヘッド２が有する深穴であるメインオイルホール３の、シリンダヘッド２における位置が、超音波測定装置１によって測定される。つまり、本実施形態の超音波測定装置１は、シリンダヘッド２が有する直線状の穴部であるメインオイルホール３の位置を測定するためのものである。 In this way, the position of the main oil hole 3 that is a deep hole of the cylinder head 2 in the cylinder head 2 is measured by the ultrasonic measurement device 1. That is, the ultrasonic measurement apparatus 1 of the present embodiment is for measuring the position of the main oil hole 3 that is a linear hole portion of the cylinder head 2.

図１〜図３に示すように、超音波測定装置１は、超音波を送受信する超音波センサ１０と、超音波センサ１０を所定の姿勢で所定の方向に移動可能に支持する治具２０とを備える。 As shown in FIGS. 1 to 3, the ultrasonic measurement device 1 includes an ultrasonic sensor 10 that transmits and receives ultrasonic waves, and a jig 20 that supports the ultrasonic sensor 10 so as to be movable in a predetermined direction in a predetermined posture. Is provided.

超音波センサ１０は、円筒状のケース体１１の一端側に、超音波の送受信を行う部分であるセンサ部１２が設けられる構成を有する。センサ部１２は、超音波の発信および受信を行う振動子である超音波振動子を有する。超音波振動子は、例えば圧電セラミック等により構成される。超音波振動子に電圧が印加されることにより、超音波振動子において電圧に応じた機械的変位が生じ、超音波振動子から固有の周波数の超音波が発振される。また、超音波振動子が受信する超音波によって超音波振動子に機械的な力が加わることで、その力に応じた起電力が発生する。このように、超音波センサ１０は、超音波振動子を有するセンサ部１２によって超音波を送受信する。 The ultrasonic sensor 10 has a configuration in which a sensor unit 12 that is a part that transmits and receives ultrasonic waves is provided on one end side of a cylindrical case body 11. The sensor unit 12 includes an ultrasonic transducer that is a transducer that transmits and receives ultrasonic waves. The ultrasonic transducer is made of, for example, a piezoelectric ceramic. When a voltage is applied to the ultrasonic transducer, mechanical displacement corresponding to the voltage is generated in the ultrasonic transducer, and ultrasonic waves having a specific frequency are oscillated from the ultrasonic transducer. Further, when a mechanical force is applied to the ultrasonic transducer by the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer, an electromotive force corresponding to the force is generated. Thus, the ultrasonic sensor 10 transmits and receives ultrasonic waves by the sensor unit 12 having an ultrasonic transducer.

超音波センサ１０が有するセンサ部１２は、ケーブル等を介して超音波測定装置１が備える操作制御部（図示略）に接続される。操作制御部においては、センサ部１２における超音波の送信時間や強度等を制御する制御部や、センサ部１２を介して得られる信号の処理を行う処理部や、処理した信号を映像として表示する表示部や、これら各部についての操作を行うための操作部等が備えられる。 The sensor unit 12 included in the ultrasonic sensor 10 is connected to an operation control unit (not shown) included in the ultrasonic measurement device 1 via a cable or the like. In the operation control unit, a control unit for controlling the transmission time and intensity of ultrasonic waves in the sensor unit 12, a processing unit for processing a signal obtained via the sensor unit 12, and the processed signal are displayed as an image. A display unit and an operation unit for performing operations on these units are provided.

治具２０は、基体として、アルミベース２１を有する。アルミベース２１は、アルミニウムを材料とする矩形板状の外形を有する部材であり、矩形板状の外形に沿う矩形状の開口部（以下「ベース開口部」という。）２１ａを有する（図１参照）。したがって、アルミベース２１は、ベース開口部２１ａを縁取る額縁状の形状を有する。 The jig 20 has an aluminum base 21 as a base. The aluminum base 21 is a member having a rectangular plate-like outer shape made of aluminum, and has a rectangular opening (hereinafter referred to as “base opening”) 21a along the rectangular plate-like outer shape (see FIG. 1). ). Therefore, the aluminum base 21 has a frame shape that borders the base opening 21a.

ベース開口部２１ａは、厚板状の外形を有するシリンダヘッド２における板面部に相当する一側（図２において上側）の外側面部である上面部（以下「ヘッド上面部」という。）２ａ側からの方向視（図１参照、以下「平面視」とする。）で、二つのメインオイルホール３が存在する範囲を含む大きさ（面積）を有する。ヘッド上面部２ａは、シリンダヘッド２において、メインオイルホール３の深さ方向に沿う外側面部である。 The base opening 21a is from the side of the upper surface (hereinafter referred to as “head upper surface”) 2a that is the outer surface of one side (upper side in FIG. 2) corresponding to the plate surface of the cylinder head 2 having a thick plate-like outer shape. (See FIG. 1, hereinafter referred to as “plan view”), the size (area) includes a range in which the two main oil holes 3 exist. The head upper surface portion 2 a is an outer surface portion along the depth direction of the main oil hole 3 in the cylinder head 2.

治具２０は、超音波測定装置１による測定に際し、シリンダヘッド２に対してヘッド上面部２ａ上で位置決めされる。具体的には、治具２０は、板状の部材であるアルミベース２１の板面の方向が、ヘッド上面部２ａの面方向と略平行となるように、シリンダヘッド２に対して位置決めされる。位置決めされた状態の治具２０においては、アルミベース２１における一側（図２において下側）の板面（以下「ベース下側面」という。）２１ｂがヘッド上面部２ａに接触した状態となる。 The jig 20 is positioned on the head upper surface portion 2 a with respect to the cylinder head 2 in the measurement by the ultrasonic measuring device 1. Specifically, the jig 20 is positioned with respect to the cylinder head 2 so that the direction of the plate surface of the aluminum base 21 that is a plate-like member is substantially parallel to the surface direction of the head upper surface portion 2a. . In the positioned jig 20, one side (lower side in FIG. 2) plate surface (hereinafter referred to as “base lower side surface”) 21 b of the aluminum base 21 is in contact with the head upper surface portion 2 a.

ここで、治具２０は、平面視において、ベース開口部２１ａの範囲内に、シリンダヘッド２が有する二つのメインオイルホール３が含まれるように位置決めされる。つまり、治具２０がシリンダヘッド２に対して位置決めされた状態においては、ヘッド上面部２ａにおける二つのメインオイルホール３が存在する範囲に対応する部分が、平面視でベース開口部２１ａを介して露出した状態となる。 Here, the jig 20 is positioned so that the two main oil holes 3 of the cylinder head 2 are included in the range of the base opening 21a in plan view. That is, in a state where the jig 20 is positioned with respect to the cylinder head 2, a portion corresponding to the range where the two main oil holes 3 exist in the head upper surface portion 2 a passes through the base opening 21 a in plan view. It will be exposed.

治具２０のシリンダヘッド２に対する位置決めには、位置決めピン２２が用いられる（図１参照）。位置決めピン２２は、アルミベース２１に形成される孔部を貫通するとともに、シリンダヘッド２に対してヘッド上面部２ａ側から係合する。本実施形態では、位置決めピン２２は、アルミベース２１における一側（図１において下側）の辺部において、アルミベース２１の長手方向（図１における左右方向）に所定の間隔を隔てて二箇所に設けられる。 A positioning pin 22 is used for positioning the jig 20 with respect to the cylinder head 2 (see FIG. 1). The positioning pin 22 penetrates the hole formed in the aluminum base 21 and engages with the cylinder head 2 from the head upper surface portion 2a side. In the present embodiment, the positioning pins 22 are provided at two positions on the side of one side (lower side in FIG. 1) of the aluminum base 21 with a predetermined interval in the longitudinal direction of the aluminum base 21 (left-right direction in FIG. 1). Is provided.

なお、位置決めピン２２について、その設けられる位置や個数は特に限定されない。また、位置決めピン２２は、メインオイルホール３の設けられる位置や数等が異なる複数種類のシリンダヘッドに対応するため、複数の配置パターンで設けられてもよい。つまりこの場合、アルミベース２１において、シリンダヘッドの種類に応じて、ワークとなるシリンダヘッドに対応する配置パターンの位置決めピン２２が用いられる。ただし、この場合、ベース開口部２１ａは、治具２０が各種類のシリンダヘッドに対して位置決めされた状態において、ワークとしてのシリンダヘッドが有するメインオイルホール３が前記のとおりベース開口部２１ａの範囲内に含まれるように形成される。このように、位置決めピン２２がシリンダヘッドの種類に応じて複数の配置パターンで設けられることにより、治具２０の汎用性が向上する。 Note that the positions and the number of the positioning pins 22 are not particularly limited. Further, the positioning pins 22 may be provided in a plurality of arrangement patterns in order to correspond to a plurality of types of cylinder heads having different positions and numbers of the main oil holes 3. That is, in this case, in the aluminum base 21, the positioning pins 22 having an arrangement pattern corresponding to the cylinder head to be a workpiece are used according to the type of the cylinder head. However, in this case, the base opening 21a is in the range of the base opening 21a as described above in the state where the jig 20 is positioned with respect to each type of cylinder head. It is formed so as to be included. Thus, the versatility of the jig 20 is improved by providing the positioning pins 22 in a plurality of arrangement patterns according to the type of the cylinder head.

以下の説明では、治具２０について、シリンダヘッド２に位置決めされた状態を「位置決め状態」という。また、以下の説明では、位置決め状態の治具２０に対してシリンダヘッド２が存在する側（図２において下側）を下側とし、その反対側（同図において上側）を上側として、上下方向を規定する。 In the following description, a state where the jig 20 is positioned on the cylinder head 2 is referred to as a “positioning state”. In the following description, the side where the cylinder head 2 exists (the lower side in FIG. 2) is the lower side and the opposite side (the upper side in the same figure) is the upper side with respect to the jig 20 in the positioned state. Is specified.

治具２０は、位置決め状態において、アルミベース２１の上側の板面（以下「ベース上側面」という。）２１ｃ側に、超音波センサ１０を支持する。また、前記のとおりベース下側面２１ｂがヘッド上面部２ａに接触した状態で位置決め状態となる治具２０は、超音波センサ１０を、ヘッド上面部２ａに対向させた状態で支持する。つまり、超音波センサ１０は、治具２０により、位置決め状態の治具２０におけるアルミベース２１の上側において、所定の姿勢で所定の方向に移動可能に支持される。 The jig 20 supports the ultrasonic sensor 10 on the upper plate surface (hereinafter referred to as “base upper side surface”) 21 c side of the aluminum base 21 in the positioning state. In addition, as described above, the jig 20 that is positioned when the base lower surface 21b is in contact with the head upper surface portion 2a supports the ultrasonic sensor 10 in a state of facing the head upper surface portion 2a. That is, the ultrasonic sensor 10 is supported by the jig 20 so as to be movable in a predetermined direction in a predetermined posture on the upper side of the aluminum base 21 in the positioning jig 20.

超音波センサ１０は、治具２０により、超音波の送受信方向が上下方向となる姿勢で支持される。つまり、超音波センサ１０は、位置決め状態の治具２０において、センサ部１２が下側となる姿勢で支持される。かかる姿勢で支持された状態の超音波センサ１０においては、超音波の送受信方向がヘッド上面部２ａに沿った所定の基準面に対して垂直方向となる。 The ultrasonic sensor 10 is supported by the jig 20 in a posture in which the ultrasonic wave transmission / reception direction is the vertical direction. That is, the ultrasonic sensor 10 is supported in a posture in which the sensor unit 12 is on the lower side in the positioning jig 20. In the ultrasonic sensor 10 supported in such a posture, the transmission / reception direction of ultrasonic waves is perpendicular to a predetermined reference plane along the head upper surface portion 2a.

ここで、超音波センサ１０の支持に関する所定の基準面（以下「支持基準面」という。）は、本実施形態では、治具２０を構成するアルミベース２１の板面（ベース下側面２１ｂおよびベース上側面２１ｃ、以下同じ。）に対応する。したがって、超音波センサ１０は、治具２０において、超音波の送受信方向が、アルミベース２１の板面に対して垂直方向となる姿勢で支持される。また、位置決め状態の治具２０においては、アルミベース２１の板面は、メインオイルホール３の深さ方向に沿う外側面部であるヘッド上面部２ａの面方向と略平行となることから、アルミベース２１の板面に対する垂直方向には、メインオイルホール３の径方向が含まれる。 Here, a predetermined reference surface (hereinafter referred to as “support reference surface”) for supporting the ultrasonic sensor 10 is a plate surface of the aluminum base 21 constituting the jig 20 (the base lower side surface 21b and the base). Corresponds to the upper side surface 21c, the same shall apply hereinafter). Therefore, the ultrasonic sensor 10 is supported by the jig 20 in such a posture that the ultrasonic wave transmission / reception direction is perpendicular to the plate surface of the aluminum base 21. Further, in the positioning jig 20, the plate surface of the aluminum base 21 is substantially parallel to the surface direction of the head upper surface portion 2 a that is the outer surface portion along the depth direction of the main oil hole 3. The direction perpendicular to the plate surface 21 includes the radial direction of the main oil hole 3.

超音波センサ１０は、治具２０において移動可能に設けられるセンサ支持部２３により姿勢が保持された状態で支持される。センサ支持部２３は、超音波センサ１０を支持するための支持孔２３ａを有する。支持孔２３ａは、位置決め状態の治具２０における上下方向に形成される貫通孔である。つまり、超音波センサ１０は、センサ支持部２３の支持孔２３ａにケース体１１の部分を貫通させた状態で支持される。 The ultrasonic sensor 10 is supported in a state in which the posture is held by a sensor support portion 23 provided movably in the jig 20. The sensor support portion 23 has a support hole 23 a for supporting the ultrasonic sensor 10. The support hole 23a is a through hole formed in the vertical direction of the jig 20 in the positioned state. That is, the ultrasonic sensor 10 is supported in a state in which the portion of the case body 11 is passed through the support hole 23 a of the sensor support portion 23.

超音波センサ１０は、治具２０により、支持基準面に平行な方向について、メインオイルホール３の深さ方向に沿う方向（図１、矢印Ａ１参照）と、かかる方向に対して垂直な方向（同図、矢印Ａ２参照）に移動可能に支持される。つまり、超音波センサ１０は、位置決め状態の治具２０において、シリンダヘッド２の長手方向およびシリンダヘッド２の短手方向（図１における上下方向、以下同じ。）に移動可能に支持される。 The ultrasonic sensor 10 uses a jig 20 to make a direction parallel to the support reference plane along the depth direction of the main oil hole 3 (see FIG. 1, arrow A1) and a direction perpendicular to the direction (see FIG. 1). (See arrow A2 in the same figure). That is, the ultrasonic sensor 10 is supported by the jig 20 in a positioned state so as to be movable in the longitudinal direction of the cylinder head 2 and the short direction of the cylinder head 2 (the vertical direction in FIG. 1, the same applies hereinafter).

つまり、本実施形態では、シリンダヘッド２の長手方向が、支持基準面に平行な方向について、メインオイルホール３の深さ方向に沿う方向である第一の方向に対応する。また、シリンダヘッド２の短手方向が、支持基準面に平行な方向について、第一の方向に直交する方向である第二の方向に対応する。以下では、説明の便宜上、第一の方向に対応するシリンダヘッド２の長手方向（矢印Ａ１参照）をＺ方向とし、第二の方向に対応するシリンダヘッド２の短手方向（矢印Ａ２参照）をＸ方向とする。 That is, in the present embodiment, the longitudinal direction of the cylinder head 2 corresponds to the first direction that is the direction along the depth direction of the main oil hole 3 in the direction parallel to the support reference surface. Further, the short direction of the cylinder head 2 corresponds to a second direction which is a direction orthogonal to the first direction with respect to a direction parallel to the support reference surface. In the following, for convenience of explanation, the longitudinal direction (see arrow A1) of the cylinder head 2 corresponding to the first direction is defined as the Z direction, and the short direction (see arrow A2) of the cylinder head 2 corresponding to the second direction is defined. X direction.

超音波センサ１０は、Ｘ方向およびＺ方向について、少なくとも、前記のとおりベース開口部２１ａを介して露出した状態となるメインオイルホール３が存在する範囲に対応する部分を含む範囲で移動可能に設けられる。本実施形態では、超音波センサ１０は、Ｘ方向およびＺ方向について、ベース開口部２１ａを含む範囲で移動可能とされる。 The ultrasonic sensor 10 is provided so as to be movable in a range including at least a portion corresponding to a range in which the main oil hole 3 that is exposed through the base opening 21a exists in the X direction and the Z direction. It is done. In the present embodiment, the ultrasonic sensor 10 is movable in a range including the base opening 21a in the X direction and the Z direction.

超音波センサ１０は、位置決め状態の治具２０において、所定の移動機構（以下「Ｘ方向移動機構」という。）２４により、Ｘ方向に直線移動可能に設けられる。Ｘ方向移動機構２４は、超音波センサ１０を支持するセンサ支持部２３を直線移動させることで、超音波センサ１０を直線移動させる。 The ultrasonic sensor 10 is provided in the positioning jig 20 so as to be linearly movable in the X direction by a predetermined moving mechanism (hereinafter referred to as “X direction moving mechanism”) 24. The X-direction moving mechanism 24 linearly moves the ultrasonic sensor 10 by linearly moving the sensor support unit 23 that supports the ultrasonic sensor 10.

Ｘ方向移動機構２４は、アルミベース２１の短手方向（位置決め状態２０の治具２０におけるＸ方向に対応、以下「Ｘ方向」ともいう。）を長手方向とするベース板部２５を有する。センサ支持部２３は、Ｘ方向に架け渡された状態で回転可能に支持されるネジ軸２６と、このネジ軸２６に螺合するナット部２７とを含む構成により、Ｘ方向に移動可能に設けられる。 The X-direction moving mechanism 24 has a base plate portion 25 whose longitudinal direction is the short direction of the aluminum base 21 (corresponding to the X direction in the jig 20 in the positioning state 20 and hereinafter also referred to as “X direction”). The sensor support portion 23 is provided so as to be movable in the X direction by a configuration including a screw shaft 26 that is rotatably supported in a state of being spanned in the X direction, and a nut portion 27 that is screwed to the screw shaft 26. It is done.

すなわち、ナット部２７は、ネジ軸２６が回転すると、ネジ軸２６の軸方向（Ｘ方向）に沿って直線的に移動する。このようにネジ軸２６に沿って移動するナット部２７が、センサ支持部２３と一体的に構成される。つまり、ネジ軸２６に沿うナット部２７の移動にともなってセンサ支持部２３もＸ方向に移動する。センサ支持部２３およびナット部２７を含む部分のＸ方向についての移動は、ベース板部２５に対して設けられる側板部２８等によってガイドされる。 That is, when the screw shaft 26 rotates, the nut portion 27 moves linearly along the axial direction (X direction) of the screw shaft 26. Thus, the nut portion 27 that moves along the screw shaft 26 is configured integrally with the sensor support portion 23. That is, as the nut portion 27 moves along the screw shaft 26, the sensor support portion 23 also moves in the X direction. The movement of the portion including the sensor support portion 23 and the nut portion 27 in the X direction is guided by a side plate portion 28 or the like provided for the base plate portion 25.

ネジ軸２６は、回転ハンドル２９によって回転させられる。回転ハンドル２９は、Ｘ方向における一側（図１において下側）の端部において、ネジ軸２６に対して同軸回転するように連結された状態で設けられる。回転ハンドル２９は、把持部２９ａを有する。つまり、把持部２９ａが把持されて回転ハンドル２９が手動により回転させられることで、超音波センサ１０がＸ方向に直線移動させられる。 The screw shaft 26 is rotated by a rotary handle 29. The rotary handle 29 is provided in a state of being connected so as to be coaxially rotated with respect to the screw shaft 26 at one end (lower side in FIG. 1) in the X direction. The rotary handle 29 has a grip portion 29a. That is, the ultrasonic sensor 10 is linearly moved in the X direction by gripping the grip portion 29a and manually rotating the rotary handle 29.

また、超音波測定装置１においては、超音波センサ１０のＸ方向の移動についての移動量が計測されて把握される。このため、Ｘ方向移動機構２４においては、測長ユニット３０が備えられる。測長ユニット３０は、長尺状（直線状）の部材である尺部３１と、この尺部３１に沿ってスライド移動するスライド部３２とを有する。 Further, in the ultrasonic measurement apparatus 1, the movement amount regarding the movement of the ultrasonic sensor 10 in the X direction is measured and grasped. For this reason, the length measuring unit 30 is provided in the X direction moving mechanism 24. The length measurement unit 30 includes a scale portion 31 that is a long (linear) member, and a slide portion 32 that slides along the scale portion 31.

尺部３１は、ベース板部２５に対して固定された状態でＸ方向に配される。スライド部３２は、尺部３１を貫通させた状態で、尺部３１に沿ってスライド移動する。スライド部３２は、センサ支持部２３と一体的に構成される。つまり、センサ支持部２３の移動にともなうスライド部３２の所定の位置を基準とする尺部３１に沿う移動量により、超音波センサ１０のＸ方向の移動量が計測される。測長ユニット３０としては、例えばいわゆるデジタルノギスを応用した構成が用いられる。 The scale portion 31 is arranged in the X direction in a state of being fixed to the base plate portion 25. The slide part 32 slides along the scale part 31 in a state where the scale part 31 is penetrated. The slide part 32 is configured integrally with the sensor support part 23. That is, the amount of movement of the ultrasonic sensor 10 in the X direction is measured based on the amount of movement along the scale portion 31 with reference to a predetermined position of the slide portion 32 as the sensor support portion 23 moves. As the length measuring unit 30, for example, a configuration applying so-called digital calipers is used.

超音波センサ１０は、治具２０において、Ｘ方向移動機構２４がアルミベース２１の長手方向（位置決め状態の治具２０におけるＺ方向に対応、以下「Ｚ方向」ともいう。）に平行移動可能に設けられることにより、Ｚ方向に直線移動可能に設けられる。 In the ultrasonic sensor 10, the X-direction moving mechanism 24 in the jig 20 can be translated in the longitudinal direction of the aluminum base 21 (corresponding to the Z direction in the positioned jig 20, hereinafter also referred to as “Z direction”). By being provided, it is provided so as to be linearly movable in the Z direction.

Ｘ方向移動機構２４は、アルミベース２１のベース上側面２１ｃ上に設けられるレール部３３およびガイド部３４に係合した状態で、Ｚ方向にスライド移動可能に設けられる。レール部３３は、アルミベース２１における一側（図１において上側）の辺部においてＺ方向に配される。ガイド部３４は、アルミベース２１における他側（図１において下側）の辺部においてＺ方向に配される。 The X-direction moving mechanism 24 is provided so as to be slidable in the Z direction while being engaged with a rail portion 33 and a guide portion 34 provided on the base upper side surface 21c of the aluminum base 21. The rail portion 33 is arranged in the Z direction on one side (upper side in FIG. 1) of the aluminum base 21. The guide part 34 is arranged in the Z direction on the other side (lower side in FIG. 1) of the aluminum base 21.

Ｘ方向移動機構２４は、その一端側（図１において上側）の部分が、レール部３３によって支持され、他端側（同図において下側）の部分が、ガイド部３４によって支持される。つまり、Ｘ方向移動機構２４は、アルミベース２１に対して、Ｘ方向にベース開口部２１ａの両側に架け渡された状態で、Ｚ方向に平行移動可能に支持される。 The X-direction moving mechanism 24 is supported at one end (upper side in FIG. 1) by the rail portion 33 and supported at the other end (lower side in the drawing) by the guide portion 34. That is, the X-direction moving mechanism 24 is supported so as to be movable in parallel in the Z direction with respect to the aluminum base 21 in a state of being spanned on both sides of the base opening 21a in the X direction.

Ｘ方向移動機構２４は、レール部３３に対して、スライダ３５を介して係合した状態で支持される。つまり、スライダ３５は、Ｘ方向移動機構２４のレール部３３に対する係合支持部を構成する。スライダ３５は、ベース板部２５の下側においてベース板部２５に対して固定された状態で設けられる。 The X-direction moving mechanism 24 is supported in a state of being engaged with the rail portion 33 via the slider 35. That is, the slider 35 constitutes an engagement support portion for the rail portion 33 of the X-direction moving mechanism 24. The slider 35 is provided in a state of being fixed to the base plate portion 25 below the base plate portion 25.

また、Ｘ方向移動機構２４は、ガイド部３４に対して、ガイドステー３６を介して係合した状態で支持される。つまり、ガイドステー３６は、Ｘ方向移動機構２４のガイド部３４に対する係合支持部を構成する。ガイドステー３６は、ベース板部２５から下側に延設されるステー部分である。 The X-direction moving mechanism 24 is supported in a state of being engaged with the guide portion 34 via the guide stay 36. That is, the guide stay 36 constitutes an engagement support portion for the guide portion 34 of the X-direction moving mechanism 24. The guide stay 36 is a stay portion that extends downward from the base plate portion 25.

このようにＺ方向にスライド移動するＸ方向移動機構２４については、Ｚ方向の位置における位置決めが行われる。Ｘ方向移動機構２４のＺ方向についての位置決めは、位置固定用ハンドル３７によって行われる。位置固定用ハンドル３７は、回動操作されることによってスライダ３５をレール部３３に対して固定させるように構成される。つまり、位置固定用ハンドル３７は、スライダ３５を介してＸ方向移動機構２４をレール部３３に対して固定することにより、Ｘ方向移動機構２４をＺ方向について位置決めする。 As described above, the X-direction moving mechanism 24 that slides in the Z direction is positioned at the position in the Z direction. Positioning in the Z direction of the X direction moving mechanism 24 is performed by a position fixing handle 37. The position fixing handle 37 is configured to fix the slider 35 to the rail portion 33 by being rotated. That is, the position fixing handle 37 positions the X direction moving mechanism 24 in the Z direction by fixing the X direction moving mechanism 24 to the rail portion 33 via the slider 35.

このような構成により、位置固定用ハンドル３７による位置決めが解除された状態でＺ方向にスライド移動するＸ方向移動機構２４が、任意の位置において位置固定用ハンドル３７の操作によって位置決めされる。こうしたＸ方向移動機構２４のＺ方向についての移動および位置決めは、手動操作により行われる。 With this configuration, the X-direction moving mechanism 24 that slides in the Z direction in a state where the positioning by the position fixing handle 37 is released is positioned by operating the position fixing handle 37 at an arbitrary position. Such movement and positioning of the X-direction moving mechanism 24 in the Z direction are performed manually.

以上のように、治具２０は、超音波センサ１０を、超音波の送受信方向が支持基準面に対して垂直方向となる姿勢で、かつ、Ｚ方向およびＸ方向に移動可能に支持する。そして、超音波測定装置１においては、治具２０によって移動可能に支持される超音波センサ１０による超音波の送受信が、ベース開口部２１ａを介してシリンダヘッド２（ヘッド上面部２ａ）に対して行われる。これにより、シリンダヘッド２におけるメインオイルホール３の位置の測定が行われる。 As described above, the jig 20 supports the ultrasonic sensor 10 in such a posture that the ultrasonic transmission / reception direction is perpendicular to the support reference plane and is movable in the Z direction and the X direction. In the ultrasonic measuring apparatus 1, transmission / reception of ultrasonic waves by the ultrasonic sensor 10 movably supported by the jig 20 is transmitted to the cylinder head 2 (head upper surface portion 2a) via the base opening 21a. Done. Thereby, the position of the main oil hole 3 in the cylinder head 2 is measured.

本実施形態に係る超音波測定装置１による測定原理について、図４を用いて説明する。なお、以下では、説明の便宜上、支持基準面に対する垂直方向（上下方向）をＹ方向とする。 The measurement principle by the ultrasonic measurement apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following, for convenience of explanation, the direction perpendicular to the support reference plane (up and down direction) is defined as the Y direction.

超音波測定装置１によるメインオイルホール３の位置の測定は、メインオイルホール３の深さ方向（Ｚ方向）についての複数箇所での断面（メインオイルホール３を横切る方向の断面、以下同じ。）におけるメインオイルホール３の位置（以下「断面位置」という。）が測定されることで行われる。つまり、超音波測定装置１によれば、Ｚ方向についての複数箇所におけるメインオイルホール３の断面位置に基づいて、メインオイルホール３全体としてのシリンダヘッド２における三次元的な位置が測定される。 The measurement of the position of the main oil hole 3 by the ultrasonic measuring device 1 is a cross section at a plurality of locations in the depth direction (Z direction) of the main oil hole 3 (the cross section in the direction crossing the main oil hole 3 hereafter). This is performed by measuring the position of the main oil hole 3 (hereinafter referred to as “cross-sectional position”). That is, according to the ultrasonic measurement apparatus 1, the three-dimensional position of the cylinder head 2 as the whole main oil hole 3 is measured based on the cross-sectional positions of the main oil hole 3 at a plurality of locations in the Z direction.

したがって、超音波測定装置１によるメインオイルホール３の位置の測定としては、Ｚ方向についての任意の位置でのメインオイルホール３の断面位置の測定（以下「断面位置測定」という。）が複数回行われる。断面位置測定は、次のようにして行われる。 Therefore, as the measurement of the position of the main oil hole 3 by the ultrasonic measuring apparatus 1, the measurement of the cross-sectional position of the main oil hole 3 at an arbitrary position in the Z direction (hereinafter referred to as “cross-sectional position measurement”) is performed a plurality of times. Done. The cross-sectional position measurement is performed as follows.

断面位置測定は、Ｚ方向の所定の位置において、超音波を送受信する超音波センサ１０がＸ方向に移動させられることにより行われる（図４、矢印Ａ３参照）。したがって、断面位置測定は、Ｘ方向移動機構２４が位置固定用ハンドル３７によってＺ方向について所定の位置決めに位置決めされた状態において、超音波を送受信する超音波センサ１０がＸ方向移動機構２４によってＸ方向に移動させられることにより行われる。 The cross-sectional position measurement is performed by moving the ultrasonic sensor 10 that transmits and receives ultrasonic waves in the X direction at a predetermined position in the Z direction (see arrow A3 in FIG. 4). Therefore, the cross-sectional position measurement is performed when the X direction moving mechanism 24 is positioned at a predetermined position in the Z direction by the position fixing handle 37 and the ultrasonic sensor 10 that transmits and receives ultrasonic waves is used by the X direction moving mechanism 24 in the X direction. It is performed by being moved to.

断面位置測定においては、メインオイルホール３の断面位置として、断面（Ｘ−Ｙ平面に対応）におけるＸ方向における中心の位置と、同じくＹ方向における中心の位置とが測定される。すなわち、図４に示すように、メインオイルホール３の断面形状は、円形状となる。そこで、断面位置測定においては、メインオイルホール３の断面形状である円形状についての中心位置が、メインオイルホール３の断面位置として測定される。ここで、図４に示す断面において、断面位置測定によって測定されるメインオイルホール３の断面位置、つまりメインオイルホール３の断面形状における中心の位置を測定位置ＭＰ（Ｘ方向における位置：ｘ０、Ｙ方向における位置：ｙ０）とする。 In the cross-sectional position measurement, as the cross-sectional position of the main oil hole 3, the center position in the X direction in the cross section (corresponding to the XY plane) and the center position in the Y direction are also measured. That is, as shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the main oil hole 3 is circular. Therefore, in the cross-sectional position measurement, the center position of the circular shape that is the cross-sectional shape of the main oil hole 3 is measured as the cross-sectional position of the main oil hole 3. Here, in the cross section shown in FIG. 4, the cross-sectional position of the main oil hole 3 measured by the cross-sectional position measurement, that is, the center position in the cross-sectional shape of the main oil hole 3 is the measurement position MP (position in the X direction: x0, Y Position in direction: y0).

ところで、超音波は、異なる物質の境界面で反射する性質を有する。このため、ヘッド上面部２ａに対して超音波センサ１０から発信された超音波は、メインオイルホール３が存在する部分においては、シリンダヘッド２の部分とメインオイルホール３の内部（空気部分）との境界面、つまりメインオイルホール３の内周面３ａの位置で反射する。 By the way, the ultrasonic wave has a property of reflecting at the interface between different substances. For this reason, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor 10 to the head upper surface portion 2a is in a portion where the main oil hole 3 is present and between the portion of the cylinder head 2 and the inside of the main oil hole 3 (air portion). Is reflected at the boundary surface, that is, the position of the inner peripheral surface 3 a of the main oil hole 3.

そこで、超音波センサ１０から発信された超音波の跳ね返り時間（発信から受信までの時間）により、ヘッド上面部２ａからメインオイルホール３までのシリンダヘッド２部分の厚み（以下「ヘッド部分肉厚」という。）、つまりヘッド上面部２ａからメインオイルホール３の内周面３ａの位置までの距離（符号Ｄ１参照）が測定される。 Therefore, the thickness of the cylinder head 2 portion from the head upper surface portion 2a to the main oil hole 3 (hereinafter referred to as “head portion thickness”) is reflected by the rebound time (time from transmission to reception) of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor 10. That is, the distance from the head upper surface portion 2a to the position of the inner peripheral surface 3a of the main oil hole 3 (see reference D1) is measured.

したがって、メインオイルホール３の断面位置についてのＸ方向における中心の位置（ｘ０）は、Ｘ方向において、メインオイルホール３の内周面３ａの位置からの超音波の反射波が受信できる範囲における中心の位置として測定される。すなわち、Ｘ方向に移動する超音波センサ１０において受信されるメインオイルホール３からの超音波の反射波は、Ｘ方向においてメインオイルホール３の両端部よりも外側の範囲において途切れる（検出されなくなる。）。 Therefore, the center position (x0) in the X direction with respect to the cross-sectional position of the main oil hole 3 is the center in the range where the reflected wave of the ultrasonic wave from the position of the inner peripheral surface 3a of the main oil hole 3 can be received in the X direction. Is measured as a position. That is, the reflected wave of the ultrasonic wave from the main oil hole 3 received by the ultrasonic sensor 10 moving in the X direction is interrupted in the range outside the both ends of the main oil hole 3 in the X direction (no longer detected). ).

そこで、Ｘ方向について、メインオイルホール３からの超音波の反射波が得られる範囲（符号Ｄ２参照）における中心の位置（符号Ｃ参照）が、Ｘ方向における中心の位置（ｘ０）として測定される。なお、Ｘ方向における中心位置の測定に際しては、治具２０が備える測長ユニット３０が用いられる。 Therefore, with respect to the X direction, the center position (see reference C) in the range where the reflected wave of the ultrasonic wave from the main oil hole 3 is obtained (see reference D2) is measured as the center position (x0) in the X direction. . In measuring the center position in the X direction, the length measuring unit 30 provided in the jig 20 is used.

また、メインオイルホール３の断面位置についてのＹ方向における中心の位置（ｙ０）は、ヘッド部分肉厚についての最小値に基づいて測定される。すなわち、Ｘ方向移動機構２４により、超音波の送受信を行う超音波センサ１０がＸ方向に移動させられながら、ピークホールド機能等により、ヘッド部分肉厚についての最小値が測定される。 Further, the center position (y0) in the Y direction with respect to the cross-sectional position of the main oil hole 3 is measured based on the minimum value of the head partial thickness. That is, while the ultrasonic sensor 10 that transmits and receives ultrasonic waves is moved in the X direction by the X direction moving mechanism 24, the minimum value of the head partial thickness is measured by the peak hold function or the like.

そして、Ｙ方向における中心の位置（ｙ０）が、ヘッド部分肉厚の最小値と、メインオイルホール３の半径の値との和として測定される。なお、超音波によるヘッド部分肉厚の測定、つまりＹ方向における中心の位置の測定に際しては、例えば支持基準面であってヘッド上面部２ａに接触するベース下側面２１ｂの位置が基準とされる。 Then, the center position (y0) in the Y direction is measured as the sum of the minimum value of the head partial thickness and the value of the radius of the main oil hole 3. In measurement of the head partial thickness by ultrasonic waves, that is, the measurement of the center position in the Y direction, for example, the position of the base lower surface 21b that is the support reference surface and contacts the head upper surface portion 2a is used as a reference.

以上のように、断面位置測定においては、メインオイルホール３の断面位置についてのＸ方向およびＹ方向それぞれにおける中心の位置（ｘ０、ｙ０）が測定される。そして、このような断面位置測定が、Ｚ方向について適宜の間隔ごとに複数箇所で行われることにより、メインオイルホール３全体としてのシリンダヘッド２における三次元的な位置が測定される。これにより、メインオイルホール３の曲がり具合等が検出される。 As described above, in the cross-sectional position measurement, the center positions (x0, y0) in the X direction and the Y direction with respect to the cross-sectional position of the main oil hole 3 are measured. Then, such a cross-sectional position measurement is performed at a plurality of locations at appropriate intervals in the Z direction, whereby a three-dimensional position in the cylinder head 2 as the entire main oil hole 3 is measured. As a result, the degree of bending of the main oil hole 3 is detected.

メインオイルホール３の断面位置についてのＸ方向およびＹ方向それぞれにおける中心の位置が測定されることで、各断面におけるメインオイルホール３についての位置度の測定が行われる。なお、Ｘ−Ｙ平面における位置度は、｛（Ｘ²＋Ｙ²）^1/2｝×２により計算される。 By measuring the position of the center in each of the X direction and the Y direction with respect to the cross-sectional position of the main oil hole 3, the degree of position of the main oil hole 3 in each cross section is measured. The position degree in the XY plane is calculated by {(X ² + Y ² ) ^1/2 } × 2.

本実施形態に係る超音波測定装置１によれば、測定対象の穴部が、三次元測定機のプローブ等による測定が困難な深穴であるメインオイルホール３であっても、超音波を用いることでメインオイルホール３の正確な位置を測定することができる。 According to the ultrasonic measurement apparatus 1 according to the present embodiment, ultrasonic waves are used even if the hole to be measured is a main oil hole 3 that is a deep hole that is difficult to measure with a probe of a coordinate measuring machine or the like. Thus, the exact position of the main oil hole 3 can be measured.

すなわち、本実施形態に係る超音波測定装置１による測定においては、メインオイルホール３の断面位置について、Ｘ方向およびＹ方向それぞれにおける中心の位置を測定することができる。これにより、メインオイルホール３の深さにかかわらず、メインオイルホール３についての任意の断面位置における位置度等から導かれるメインオイルホール３の正確な位置（三次元的な位置）の測定が可能となる。 That is, in the measurement by the ultrasonic measurement apparatus 1 according to the present embodiment, the center position in each of the X direction and the Y direction can be measured for the cross-sectional position of the main oil hole 3. As a result, regardless of the depth of the main oil hole 3, it is possible to measure the exact position (three-dimensional position) of the main oil hole 3 derived from the position of the main oil hole 3 at an arbitrary cross-sectional position. It becomes.

図５は、本発明の実施例として、本発明に係る超音波測定装置による測定バラつきの一例（測定例）を示すものである。本実施例は、Ｚ方向における所定の位置について、Ｘ方向についてのメインオイルホール３の位置（メインオイルホール３の断面位置についてのＸ方向における中心の位置（ｘ０参照））を２５回測定した結果である。図５に示すグラフにおいて、横軸は測定回を示し、縦軸は各回についてのＸ方向における中心の位置を示す。なお、縦軸で示されるＸ方向における中心の位置は、所定の基準位置（Ｘ＝０）からの距離（ｍｍ）である。 FIG. 5 shows an example of measurement variation (measurement example) by the ultrasonic measurement apparatus according to the present invention as an embodiment of the present invention. In this example, the position of the main oil hole 3 in the X direction (the center position in the X direction (see x0) with respect to the cross-sectional position of the main oil hole 3) in the X direction is measured 25 times for a predetermined position in the Z direction. It is. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis indicates the measurement times, and the vertical axis indicates the center position in the X direction for each time. The center position in the X direction indicated by the vertical axis is a distance (mm) from a predetermined reference position (X = 0).

本測定例においては、２５回の測定による測定バラつきとして、最大バラつきで３σ＝０．０８５という値が得られた（σ：標準偏差）。かかる値は、Ｘ方向（水平方向）のバラつきとして、φ０．１７（＝０．１７ｍｍ）と位置度換算される。また、Ｙ方向（垂直方向）のバラつきとしては、実験によりφ０．２（＝０．２ｍｍ）という値が得られている。 In this measurement example, a value of 3σ = 0.085 was obtained as the measurement variation by 25 measurements (σ: standard deviation). This value is converted into a position of φ0.17 (= 0.17 mm) as variation in the X direction (horizontal direction). Further, as a variation in the Y direction (vertical direction), a value of φ0.2 (= 0.2 mm) has been obtained by experiments.

したがって、メインオイルホール３の断面位置のバラつき（Ｘ−Ｙ平面におけるバラつき）としては、Ｘ方向およびＹ方向それぞれについてのバラつきを合わせて、二乗平均（＝｛（０．１７）²＋（０．２）²｝^1/2）であるφ０．２６（＝０．２６ｍｍ）という値が導かれる。つまり、メインオイルホール３の断面位置については、φ０．２６のバラつきで測定可能となる。 Accordingly, as the variation in the cross-sectional position of the main oil hole 3 (the variation in the XY plane), the square average (= {(0.17) ² + (0. 2) A value of φ0.26 (= 0.26 mm), which is ² } ^1/2 ), is derived. That is, the cross-sectional position of the main oil hole 3 can be measured with a variation of φ0.26.

本実施例に係るメインオイルホール３については、深穴のため、位置度規格φ１．４（＝１．４ｍｍ）の位置が測定される。これに対し、本測定例により得られた測定バラつきについてのφ０．２６という値は、メインオイルホール３の位置の測定に際して十分な測定精度が得られる値である。本測定例からわかるように、本発明に係る超音波測定装置によれば、メインオイルホール３の位置の測定に際して十分な測定精度が得られる。 About the main oil hole 3 which concerns on a present Example, since it is a deep hole, the position of positional degree specification (phi) 1.4 (= 1.4mm) is measured. On the other hand, the value of φ0.26 for the measurement variation obtained in this measurement example is a value that provides sufficient measurement accuracy when measuring the position of the main oil hole 3. As can be seen from this measurement example, the ultrasonic measurement apparatus according to the present invention can provide sufficient measurement accuracy when measuring the position of the main oil hole 3.

１超音波測定装置
２シリンダヘッド
２ａヘッド上側面部（外側面部）
３メインオイルホール（穴部）
１０超音波センサ
２０治具
２１ｂベース下側面
２１ｃベース上側面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic measuring device 2 Cylinder head 2a Head upper side surface part (outer side surface part)
3 Main oil hole (hole)
10 Ultrasonic sensor 20 Jig 21b Base lower surface 21c Base upper surface

Claims

An ultrasonic measurement device for measuring the position of a linear hole having a circular cross section of a cylinder head,
An ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves;
The ultrasonic sensor is positioned with respect to the cylinder head on a predetermined outer surface portion along the depth direction of the hole portion, and the ultrasonic sensor transmits and receives the ultrasonic wave with respect to a predetermined reference surface along the outer surface portion. A first direction that is a direction along the depth direction of the hole and a second direction that is perpendicular to the first direction with respect to a direction that is a vertical direction and parallel to the reference plane And a jig for supporting movement in the direction,
At a predetermined position in the first direction, the ultrasonic sensor is moved in the second direction, and the center position in the range where the reflected wave of the ultrasonic wave from the position of the inner peripheral surface of the hole can be received. , Measuring as the center position of the hole in the second direction, the sum of the minimum thickness of the cylinder head portion from the outer surface portion to the hole, and the radius of the hole, An ultrasonic measurement apparatus , wherein the position of the hole at a predetermined position in the first direction is measured by measuring as a center position in a direction perpendicular to the reference plane .