JP5550144B2

JP5550144B2 - 成形不良孔検査装置及びその方法

Info

Publication number: JP5550144B2
Application number: JP2010248137A
Authority: JP
Inventors: 友里恵佐藤; 雅英瀬古
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: JP2012096278A

Description

本発明はシリンダヘッドやシリンダブロック等の中子型を用いて冷却水孔等の連通孔が形成された鋳造成形品の成形不良検査と鋳造成形品の中子型を受けた巾木穴等により形成される縦孔の底部で焼き固まった固化砂（黒砂）の破砕とを行なう成形不良孔検査装置及びその方法に関するものである。

従来、中子型により連通孔が成形された鋳造成形品は、成形後鋳造成形品に振動を加えて中子型を破砕した後、連通孔の成形不良を検査するのが普通であった（例えば、特許文献１参照、特許文献２，３参照）。

しかし、振動による中子型の破砕では巾木を取り付けた巾木穴等の縦孔の底部にできた黒砂と称せられる焼き固まった固化砂を破砕することができなかった。この固化砂は連通孔内の流体の流れを阻害して冷却効果等を低下させる危険性があった。そこで縦孔に棒を突っ込んで底部の固化砂を手作業で破砕除去する必要があった。このため、鋳造から検査工程の完了までに時間がかかり生産性向上の妨げる原因となっていた。

特開２００１−１２１２５４号公報特開２０００−１６２０９７号公報特開２００１−１１６６６３号公報

本発明は、成形不良孔検査と同時に鋳造成形品の縦孔の底部で焼き固まった固化砂の破砕を行なって鋳造から検査までの工程時間を短縮することができる成形不良孔検査装置及びその方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するためになされた請求項１の成形不良孔検査装置は、表面に開口する多数の縦孔と、これらの縦孔間を結ぶように内部に形成された連通孔とを備えた鋳造成形品の成形不良孔を検出する装置であって、鋳造成形品に対して接離するフレームの下面に、縦孔を通じて挿入されて連通孔に検査エアを噴射するエア供給筒と、他の縦孔を通じて連通孔を通過した検査エアの流速を検出する風速センサと、特定の縦孔を通じて挿入されて縦孔の底部に生じる固化砂を破砕する破砕棒と、鋳造成形品に対するフレームの水平位置を規制する複数の位置決めピンとを設け、前記エア供給筒と前記破砕棒とを、フレームに対して上方に逃げることができるように弾性的に取り付け、その逃げ量の検出手段をフレームに設けたことを特徴とするものである。

なお、破砕棒の断面形状を、丸み部分と平面部分または丸み部分のみからなるものとしたりしてもよい。

また、本発明の成形不良孔検査方法は、請求項１記載の鋳造成形品の成形不良孔検出装置を用いた成形不良孔検出方法であって、フレームに対して上方に逃げることができるように弾性的に取り付けられたエア供給筒と前記破砕棒の何れかがフレームに対して上方に逃げたとき、その逃げ量から鋳造バリ等の縦穴の詰まりを検出することを特徴とするものである。

本発明は、フレームをその下面の位置決めピンにより鋳造成形品に対して水平位置を規制することにより、フレーム下面に設けられた破砕棒で特定の縦孔の底部に生じる固化砂を破砕すると同時に、フレーム下面に設けられたエア供給筒を縦孔に挿入し、他の縦孔を通じて連通孔を通過した検査エアの流速を風速センサで測定して連通孔の成形不良を検出することにより、成形不良孔の検査と、鋳造成形品の縦孔の底部に焼き固まった固化砂の破砕を同時に行うことができるので、鋳造から検査までの工程時間を短縮でき生産性を向上できる。

また本発明では、エア供給筒と破砕棒とを、フレームに対して上方に逃げることができるように弾性的に取り付け、その逃げ量の検出手段をフレームに設けたことにより、鋳造バリによる縦孔の詰まりを検知してＮＧ判定を行ないライン外に排除することができるので、不良品の成形不良孔を検査するという無駄を無くすことができる。

請求項２のように、破砕棒の断面形状を、丸み部分と平面部分または丸み部分のみからなるものとしたことにより、破砕棒が縦孔に挿通されていても検査エアの流れが大きく減速されることがないので、的確、且つ高精度の検査を行うことができる。

本発明の好ましい実施形態において破砕棒の配置状態を示す一部切欠側面図である。同じく風速センサとエア供給筒の配置状態を示す一部切欠側面図である。風速センサとエア供給筒の一部切欠側面図である。破砕棒による固化砂の打撃破砕状態を示す断面図である。破砕棒による異なる部位の固化砂の打撃破砕状態を示す断面図である。縦孔に配置された破砕棒の横断面図である。別の縦孔に配置された破砕棒の横断面図である。鋳造成形品における検査エアの流れを示す平面図である。

次に、冷却水路等が形成されるシリンダヘッドの連通孔を検査する装置に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１，２において、１はライン上を搬送されてくる鋳造成形品Ｃの成形不良孔検査装置であり、該成形不良孔検査装置１は図示しない昇降装置やロボットアーム等に装着されるチャンネル状のフレーム２の左右脚辺２ａ，２ａに取り付けられる複数の位置決めピン４と、前記フレーム２の天板２ｂにばね３ａの付勢下に吊下げ部３により吊り下げられる多数の破砕棒８及び複数のエア供給筒９と、フレーム２の天板２ｂに直接取り付けられる複数の風速センサ１０とからなる。

前記位置決めピン４は先端をライン上に停止させた鋳造成形品Ｃの表面に当接させてフレーム２の水平位置（傾きと下降量）方向を規制し、破砕棒８、エア供給筒９、風速センサ１０が特定の縦孔に適正に挿入できるようにしている。なお、Ｘ−Ｙ位置の規制は鋳造成形品Ｃを下方から押し上げる図示しないテーパピンを鋳造成形品Ｃ下面のプラグ孔に挿入させて行なう。

また、破砕棒８とエア供給筒９とを吊り下げる前記吊下げ部３はフレーム２の天板２ｂを挟み込むようにして連杆３ｂを上下の連結板３ｃにより連繋させるとともに、天板２ｂのスリーブ３ｄに連杆３ｂを嵌挿させて摺動自在としたもので、ばね３ａはスリーブ３ｄの下端と下部の連結板３ｃ間に介在されている。該ばね３ａにより、破砕棒８が縦孔Ｖ等に形成されている鋳造バリ等にぶつかると、ばね３ａの付勢力に抗して吊下げ部３に取り付けられた破砕棒８とエア供給筒９とは上方に逃げることとなる。この逃げ量をフレーム２に取り付けた図示しない検出手段としてのリミットスイッチで検出してＮＧ信号を出力するようにしている。このようにして詰まりが検出された鋳造成形品Ｃはライン外に排除される。

前記各破砕棒８は、鋳造成形品Ｃとしてのシリンダヘッドを鋳造する際、冷却水路等の連通孔Ｈを成形する中子型等を保持する巾木により形成される６箇所の底部に縦孔Ｖを通じて挿入され、底部で焼き固まっている固化砂を打撃破砕するものである。

さらに、各破砕棒８の外形状は鋳造成形品Ｃの孔壁面と接触しないよう２〜３ｍｍの隙間をもたせることにより、検査エアの流れが急激に変わったり閉ざされたりしないようにしている。さらに、破砕棒８の横断面形状は図６、７に示されるように、連通孔Ｈの孔形状により異なり、横断面形状を、丸み部分と平面部分との組合せとしたり、丸み部分のみで形成される略卵形状としたりして、検査エアが破砕棒８を通過する際、破砕棒８が大きな空気抵抗とならないようにしている。このようにすることにより、検査エアの流れは大きく減速されることがないので、精度の高い検査が可能となる。

さらに、前記風速センサ１０は検査エア導入孔を形成したウレタン製のヘッド１０ａを先端に設けるとともに、筒本体の検査エア導入孔内に風速検出素子１０ｂを配置させたもので、基部をフレーム２に直付けしている。１０ｃは筒本体の側面にはエア排気用の横孔であり、該横孔１０ｃは導入された検査エアの円滑に流れ出て風速が減速されないようにしている。風速センサ１０による検査エアの測定は、鋳造成形品Ｃの特定の縦孔Ｖの表面開口にヘッド１０ａを押し当て、エア供給筒９により特定の縦孔Ｖから噴射された検査エアが連通孔Ｈを通過して縦孔Ｖより吹き出る風速を検出するものである。

連通孔Ｈの検査は図８に点線矢印に示されるように、エア供給筒９と風速センサ１０とを配置して行なわれる。風速センサ１０は検査部位によっては共用させて風速センサ１０の本数を減らしてコストダウンを図っている。なお、風速センサ１０を共用する場合、時間差を持たせて別々のエア供給筒９のノズルから検査エアを噴射して検査孔を判別する。

このような成形不良孔検査装置１は、ハンマリング等によって振動が加えられて砂型等が破砕排除された鋳造成形品Ｃはライン上を搬送されて検査位置で停止される。鋳造成形品Ｃが停止すると成形不良孔検査装置１は図示しない昇降装置やロボットアームにより鋳造成形品Ｃ上に降下される。次いで、鋳造成形品Ｃの下面プラグ孔に下方からテーパピンを挿入して鋳造成形品ＣのＸ−Ｙ位置を正確に位置決め規制するとともに、鋳造成形品Ｃを押し上げてフレーム２から垂設されている位置決めピン４に押し付ける。鋳造成形品Ｃの上面を位置決めピン４に当接させることにより、鋳造成形品Ｃはフレーム２と平行する水平状態となるとともに、破砕棒８とエア供給筒９は鋳造成形品Ｃの縦孔Ｖ内及び連通孔Ｈ内の特定深さまで挿入される。

そして、縦孔Ｖの底部に固化砂があれば破砕棒８の先端は固化砂を打撃破砕することとなる。このとき鋳造成形品Ｃの表面開口から特定の縦孔Ｖを通じて連通孔Ｈ内に挿入されているエア供給筒９のノズルより検査エアが連通孔Ｈに向けて噴射される。この検査エアは鋳造成形品Ｃの表面開口に押し当てられた特定の風速センサ１０により検出される。該風速センサ１０により検出された風速に基づいて連通孔Ｈの良否が判定される。そして、鋳造成形品Ｃ内の残された破砕砂は次工程に搬送されて清掃される。

また、破砕棒８が縦孔Ｖ内に挿入された際、縦孔Ｖ内の鋳造バリにぶつかると、破砕棒８は吊下げ部３とともにばね３ａの付勢力に抗してフレーム２に対して上方に逃げるので、フレーム２に設けられている検出手段により逃げ量が検出される。そして、検出された逃げ量に基づいてＮＧ信号を発して該当鋳造成形品Ｃをライン外に排除する。このようにしてライン外に排除された鋳造成形品は、オフラインで鋳造バリを除去されてラインに再投入され、再度、成形不良孔の検査が行われる。

なお、風速測定の時、破砕棒８は縦孔Ｖに挿入されたままの状態となるが、破砕棒８は鋳造成形品Ｃの孔内壁面と当接しないように２〜３ｍｍの隙間をもたせて配置されるとともに、その横断面形状は孔形状に応じて丸み部分と平面部分との組合せ形状としたり、丸み部分のみで形成される略卵形状としたりしているので、検査エアの風速が大きく減速されることはなく、高精度、且つ的確な風速測定が行われることとなる。

また、破砕棒８により破砕された固化砂の量が多い場合は、破砕された固化砂が風速検査の障害となり連通孔Ｈは詰まっているものと判断され、ＮＧ信号が出力されてライン外に排除する。このような鋳造成形品Ｃはライン外で破砕された固化砂は清掃され、再度、検査ラインに戻され成形不良孔検査が行われる。

１成形不良孔検査装置
２フレーム
2a 左右脚辺
2b 天板
３吊下げ部
3a ばね
3b 連杆
3c 連結板
3d スリーブ
４位置決めピン
８破砕棒
９エア供給筒
10 風速センサ
10a ヘッド
10b 風速検出素子
10c 横孔
Ｃ鋳造成形品
Ｈ連通孔
Ｖ縦孔

Claims

表面に開口する多数の縦孔と、これらの縦孔間を結ぶように内部に形成された連通孔とを備えた鋳造成形品の成形不良孔を検出する装置であって、鋳造成形品に対して接離するフレームの下面に、縦孔を通じて挿入されて連通孔に検査エアを噴射するエア供給筒と、他の縦孔を通じて連通孔を通過した検査エアの流速を検出する風速センサと、特定の縦孔を通じて挿入されて縦孔の底部に生じる固化砂を破砕する破砕棒と、鋳造成形品に対するフレームの水平位置を規制する複数の位置決めピンとを設け、前記エア供給筒と前記破砕棒とを、フレームに対して上方に逃げることができるように弾性的に取り付け、その逃げ量の検出手段をフレームに設けたことを特徴とする鋳造成形品の成形不良孔検出装置。
破砕棒の断面形状を、丸み部分と平面部分または丸み部分のみからなるものとしたことを特徴とする請求項１記載の鋳造成形品の成形不良孔検出装置。
請求項１記載の鋳造成形品の成形不良孔検出装置を用いた成形不良孔検出方法であって、フレームに対して上方に逃げることができるように弾性的に取り付けられたエア供給筒と前記破砕棒の何れかがフレームに対して上方に逃げたとき、その逃げ量から鋳造バリ等の縦穴の詰まりを検出することを特徴とする成形不良孔検出方法。