JPH044967A - ワークの孔閉塞検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば自動車部品であるシリンダヘッドや
シリンダブロックにおけるウォータジャケット等、ある
いは自動車部品以外のものにおいて内部に連通ずる孔を
設けたワークにおける孔の連通度を計測する、ワークの
孔閉塞検知方法に関するものである。

（従来の技術） 内部に孔を有するワークには種々のものがある。そして
孔のあけ方にも、鋳造による方法、機械加工による方法
等がある。いずれにしても孔の連通度は設計どうりのも
のとなっていないと、正常に機能しないことになる。す
なわち、鋳造でワークを製作したときには、孔の内部に
パリのようなものが出るので孔の開口面積が小さくなり
勝ちであり、また機械加工で孔をあけると、工具が入り
にくい部位等ではどうしても孔の開口面積が小さくなっ
てしまうことになる。そこでこれらの状況を踏まえて加
工することになるが、出来上がってから１個１個検査を
しなければならないことになる。

ワークがシリンダヘッドあるいはシリンダブロックであ
り、孔がウォータジャケットである場合、このウォータ
ジャケットの連通度（逆の用語として閉塞状態）を所定
値に保たないと、エンジンの冷却性能が悪くなり、場合
によっては焼付きを生ずることにもなる。このことは、
冷却水と同様に重要な作用をする潤滑油通路についても
いうことができる。したがって、これらウォータジャケ
ットあるいに潤滑油通路の連通度は常に所定値に保持し
なければならない。同様のことは、自動車部品以外の孔
あき部材についても要求されることになる。

ここで、この種のワークの代表的なものであるシリンダ
ヘッドについて説明する。エンジンの主要部品であるシ
リンダヘッドには、冷却水が流れるウォータジャケット
が設けられる。このウォータジャケットはシリンダヘッ
トの鋳造時に大略形成し、鋳造後に仕上げ加工して所定
形状のものに完成されるが、シリンダヘットを大量に製
造する場合においては、その一つ一つを全く均一に製造
することは困難であり、中には開口状態あるいは閉塞状
態において、その形状あるいは連通度に必ずしも満足で
きないものが発生することがある。

このように大量に製造するとき、そのすべてについてウ
ォータジャケットの実際の状況の把握力５できないと、
そのウォータジャケットのシリンダボアとの位置関係や
冷却水の流量、換言すれば冷却能力などを正確に把握で
きなしＡことＧこなるので、たとえば燃焼室側の基準を
より厳しくするといったエンジンの性能上の必要性に応
じた対応が困難になる問題が生ずる。

この問題を解決するために発明されたものが、本出願人
によって既に特許出願されている（特願平１−２４０３
３６号）。これは、ワークに設けられた孔に、このワー
クとは異なった温度の空気を供給し、これにより異なっ
た温度となるワークの温度変化後の表面温度５またはこ
のワークの開口部から吹出す空気の温度を熱画像処理手
段で測定し、この測定結果の温度を基準値と比較するこ
とにより、閉塞状態を検知することを特徴とするワーク
の孔閉塞検知方法である。

この発明方法によれば、ワークに供給する空気を加熱空
気とした場合、孔に閉塞箇所があると加熱空気がその部
分で滞留し、閉塞していないワ−りに較へ表面温度の上
り方が小さくなる。１００％の閉塞でなくても流路の抵
抗となるので、閉塞状況に応じて加熱空気の流量は変化
し、その結果、表面温度の上り方にも変化が生ずる。こ
の変化を正常品と比較することで、その部分の閉塞状況
（逆にいえば開口率）が判定できる。これは加熱空気と
は逆に冷却空気においても同様の検知ができる。さらに
このように検知するとき、孔に閉塞箇所があるとその部
分を流れる加熱空気（あるいは冷却空気）の吹出し量が
変化することにより、閉塞発生部位の推測も可能となる
。

（発明が解決しようとする課題） このようにこの出願のものにおいては、非常に正確で精
度の高い測定が可能となる。しかしながら、この方法を
実際に行なってみると、上述の長所がある反面、正常品
とテスト品、あるいは加熱（あるいは冷却）前と加熱後
のテスト品の熱画像の差画像処理が必要であり、これに
よって処理に多くの時間を費やさなければならないこと
、および装置のコンパクト化に支障を生ずること等の問
題があり、これらに関連してコスト的Ｇこも不利となる
問題がある。

本発明は、上記技術のものが非常に優れたものである反
面に有するこのような問題を解決して、簡単な方法であ
りながら信頼性を高めた、ワークの孔閉塞検知方法を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するための手段として、一端
から他端に開通する孔を有するワークの該孔にワークの
温度とは異なった温度の空気を供給し、これにより異な
った温度となるワークの温度変化後のワーク温度をワー
クの近接した部位（こ取付けた少なくとも一対の温度セ
ンサで検出し、該一対の温度センサの検出温度の温度差
を演算すると共に各々の温度を基帛値と比較し、この比
較値によって該一対の温度センサ間での閉塞状態を判定
することを特徴とするワークの孔閉塞検知方法を得たも
のである。

（作用） このような構成とした本発明のワークの孔閉塞検知方法
によれば、対を成す温度センサ毎の出力値を比較するこ
とができるので、ワークの各部位における閉塞状況を迅
速に検出することができることになる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図について説明する。第１図
は本発明方法を実現するための基本的な系統図であり、
ワークとしてのシリンダヘッド部分については、これを
側面から見た断面の模式的な表現としたものである。こ
の図において１は空気供給源であり、図示しないニアコ
ンプレッサおよびリザーバタンク等に接続されて、所定
圧の空気を供給できるようにしたものである。この空気
供給源ｌには給気弁２が接続されて、次に述べる減圧弁
４以降への空気供給を断続することができるようになっ
ている。給気弁２は電磁弁であり、ソレノイド３への通
電制御をすることによって、図示する遮断状態と、連通
状態との切換を行なうものである。減圧弁４は図示しな
いが圧力設定機構を有しており、給気弁２側から受けた
空気をその設定圧に自動的に設定するものである。

減圧弁４の出力側には、流量制置弁５と加熱装置６とが
直列に接続されている。加熱装置６は容器７の内部に設
けられたヒータ８により、容器７内を通る空気を加熱す
るものである０図示しないが容器７の内部には温度調節
器が設けられており、容器７内の空気温度によってヒー
タ８の発熱量あるいは発熱時間を変化させ、容器７内を
通過する空気の温度を一定値に保つようになっている。

加熱装置６の出口側には給気ノズル９が接続されており
、ワークであるシリンダヘットｌ口の入口部１１に密着
するようになっている。シリンダヘッドｌＯに設けられ
る図示しない多数の開口部は、すべて閉塞されている。

給気ノズル９には密着部材！２が取付けられており、給
気ノズル９がシリンダヘットｌＯに圧接したとき、この
密着部材１２によって洩れが防止され、シリンダヘッド
ｌＯのウォータジャケット１３（図面上は位置で分けて
、水路１３ａ　、　１３ｂと称する）に連通ずるように
しである。１４は冷却水の出口部、１５は圧力計である
。

図示するシリンダヘッド１０は４気筒エンジン用のもの
である。このシリンダヘットｌＯのシリンダブロック（
図示せず）との水路の連通部である、１気筒２個ずつの
水孔１５ａ〜＋５ｈには、それぞれ温度センサ１６ａ〜
＋６ｈが２個ずつセットされ、加熱あるいは冷却された
空気の、その部位の温度を測定するようになっている。

このように設けられる温度センサ１６ａ〜Ｉ６ｈは、水
孔１５ａ〜１５ｈをシールするための密閉手段である密
閉板１７に把持されており、この密閉Ｆｉ１．＋７をシ
リンダヘッドＩＯに密着させたとき、温度センサ１６ａ
〜１６ｈは、それぞれの水孔１５ａ〜１５ｈの温度を検
出するのに適した位置にセットされるように調整されて
いる。

第２図は、第１図中のシリンダヘット１０の部分の平面
を示したものである。この図に示すように水孔１５ａ〜
Ｉ５ｈにはそれぞれ水孔１５′ａＮ＋５−ｈが対向して
設けられている。そしてこれらの水孔１５′ａ−１５′
ｈにも水孔１５ａ〜１５ｈと全く同様に、温度センサ（
図示せず）がセットされている。温度センサ１６ａ〜＋
６ｈ　　（および図示しないもの）のすへては、第１図
に示すインターフェイス１８の入力側に接続されている
。そしてこのインターフェイス１８の出力側にはＣＰ　
Ｕ　１９の入力側が接続されており、対になった水孔ど
うし、たとえば水孔１５ａと水孔１５′ａ、あるいは水
孔１５ｂと水孔１５′ｂ間の温度差を演算し、それぞれ
の基＄埴と比較し、良否を判定すると共に、どの部位で
異常があったか、またその異常はどの程度であったか等
の結論を出すようになっている。符号１１ｂ〜ｌｉｄで
示すものは冷却水の合流部である。　ＣＰｔＪＩ９の出
力側には表示装置２０が接続されており、ＣＰ　Ｕ　１
９の出力信号を表示するようになっている。

次に、本発明方法における測定原理の説明をする。なお
、便宜上ワークを加熱する場合について述べる。給気ノ
ズル９から供給された加熱空気２１は、シリンダヘッド
１０の人口部１１からほぼ均等に水孔１５ａと水孔１５
′ａに分れ、水孔１５ｂと水孔１５′ｂを通って合流部
１１ｂで合流する。シリンダヘッドｌＯの水路＋３ａ　
、　１３′ａに異常がなければ冷却水は順調に流れ、出
口部１４から外部に排出される。この場合、温度センサ
１６ａ〜１６ｈは、水路１３ａ　、　１３′ａが閉塞し
ていない場合に対応する、正常温度をインターフェイス
１８に出力する。

いま、水路１３’ａの途中に閉塞部２２ａが生じたとし
た場合、加熱空気２Ｉは合流部１１ｂから水孔１５′ｄ
の方に流れることができなくなる。加熱空気２１は、閉
塞状態が完全なものでないときにも流通が阻止される。

このように加熱空気２１の流通が阻止されると、その閉
塞部２２ａにおいて大きな温度差が生ずることになる。

水路１３ａに閉塞部２２ｂが発生したときには、合流部
１１ｃからの加熱空気の流れ２１ｂは殆ど期待すること
ができず、この結果、水孔１５ｆと水孔１５′ｆとの温
度差が大となる。

閉塞部２２ａの場合には加熱空気の回り込み２１ａがあ
るので、温度差は閉塞部２２ｂの場合より小さくなる。

したがってこれらを識別することにより、閉塞部２２ａ
と閉塞部２２ｂとの区別が可能となる。閉塞部２２ｃが
発生した場合、加熱空気２１は合流部１１ｄから水孔１
５′ｇに流れなくなるので、水孔１５ｇと１５′ｇとの
間の温度差が大きくなる。この場合には、温度差が大き
くなった水孔が何番目であるかということで、前述した
閉塞部２２ａ。

２２ｂとは区別することができる。

第３図は、測定装置の動作フロー３０とＣＰＵ１９の処
理フロー４０とを示すものである。これを説明する。ま
ずステップ３１で測定装置が起動状態となり、ステップ
３２で給気ノズル９がシリンダヘット１０に密着する。

ステップ３３で加熱装置６のヒータ８がオンとなり、ス
テップ３４で給気弁２のソレノイド３が励磁され、給気
が開始される。ステップ３５で加熱時間の計測が開始さ
れ、所定の加熱時間が経過することにより、ＣＰ　Ｕ　
１９に処理スタート信号が出力され、ステップ４１で処
理がスタートする。

ＣＰ　Ｕ　１９は、ステップ４２で水孔１５ａ　〜１５
ｈおよび水孔１５′ａ〜１５゛ｈにセットされた温度セ
ンサ１６ａ”＋６ｈおよびこれに対応する図示しない温
度センサの出力信号温度データＴ、−Ｔ、およびＴ′１
〜Ｔ′　　（これは図示しない方の温度センサの出力信
号であるが、便宜上、このように符号を付す）をインタ
ーフェース１８を介して読み込む。ここで温度センサ１
６ａの温度データはＴ３、温度センサ１６ｂの温度デー
タはＴ！であり、以下、温度センサ１６ｈと、これらに
対応する図示しない温度センサの温度データＴ　”　ａ
まで同様とする。

ステップ４３で対になった水孔どうしの温度データの差
ΔＴｌ　＝Ｔ、−Ｔ′、を演算し、八Ｔ、を記憶する。

ステップ４４でｉをｒｌＪとし、ステップ４５であらか
じめ実験等によりΔＴ、の値を求めて、これを設定され
た基準値に１と比較する。この結果、１ΔＴ＋　　Ｉ＜
Ｋ＋であれば、水孔１５ａ。

１５′ａ部は正常と判断してステップ４６に進む。ステ
ップ４６では、ｉ＝８でない場合、ステップ４７に進み
、ｉにｒｌＪを加えてステップ４５に戻る。ステップ４
６でｉ＝８のときには、ｉ＝１〜８までのすべてが正常
と判断された場合であるので、ステップ４８に進み、Ｃ
Ｐ［ＪＩ９は表示装置２０に「良品」信号を出力し、ス
テップ５１で処理を終了する。

ステップ４５で１ΔＴ、ｌ≧に１の場合、ＣＰＵ１９は
閉塞部があると判断してステップ４９に進み、ここで八
Ｔ、とｉとを記憶し、ステップ５０で「不良品信号」と
合せて八Ｔ、とｉとを表示装置２０に出力し、ステップ
５１で処理を終了する。この場合、作業者はｉにより閉
塞部の状態が閉塞部２３ａまたは２３ｂタイプであるか
閉塞部２３ｃタイプであるかを知り、△Ｔ、の符号（＋
または−）により、閉塞部の存在位置が、水路１３ａ側
か１３′ａ側かを知る。またΔＴ、の絶対値により閉塞
の程度を知ることができる。

ステップ５１で処理を終了すると、ＣＰ　Ｕ　１９は測
定装置に終了信号を出力し、ステップ３６で加熱装置６
のヒータ８をオフにし、ステップ３７で給気弁２のソレ
ノイド３を非励磁として給気を停止し、ステップ３８で
給気ノズル９を後退させてステップ３９で１サイクルを
終了することになる。

以上は、ワークの温度とは異なった温度の空気として加
熱空気２１を用いたものを説明したが、本発明方法は加
熱空気に限られるものではなく、冷却空気を用いても、
全く同様の考えで実現することができる。

第４図はＣＰＵ２０の処理の別の例を示すものである。

この例は、実験的に求めた基準値の誤差、外部環境の変
化その他による温度データのバラツキを考慮した場合、
第３図の例のように一つの基準値だけで判断すると誤判
定する可能性がある場合に用いる。この例の特徴は、基
準値を二つ持つことによりグレーゾーンを設定し１、バ
ラツキを考慮しても必ず「良品」と判定できるレベルＫ
ｌｌと、バラツキを考慮しても必ず「不良品」と判定で
きるレベルＫ　２　＋　とを設定し、Ｋ　Ｉ　＋とＫ　
２　＋の中間すなわちグレーワークに対して再チエツク
信号を出すようにしたものである。

この処理順序も、ステップ４４までは第３図のものと同
様であるので説明は省略するが、ステップ４５ａで△Ｔ
、の絶対値を必ず正常である基準値Ｋ　１１と比較し、
１ΔＴ　＋　　Ｉ　＜　Ｋ　１　ｔすなわち正常であれ
ばステップ４６に進み、ｉ＝８になるまで同様に繰り返
し、１＝８のときステップ４８に進んで、「良品」信号
を出力する。ステップ４５ａで、ΔＴ、ｌ≧Ｋｌ、すな
わち正常でないときにはステップ４９に進み、ΔＴ、と
ｉとを記憶する。ステップ４５ｂで必ず異常である基準
レベルに２．と比較し、１ΔＴ、ｌくに２１すなわち必
ずしも正常ではないが、必ずしも異常でもない場合ステ
ップ５０ｂに進み、再チエツク信号を出力する。再チエ
ツク信号が出力された場合には、作業者が針金その他を
差込んで確認するか、再チエツク用に熱風温度を高くし
、その温度に対応した基準値と再比較するように処理フ
ローを組むことができる。

ステップ４５ｂで１Δ丁、１≧に２．のときには必ず異
常であるので、ステップ５ｏに進み、「不良品」信号を
出力する。ステップ５１以下の処理は第３図の例と同様
である。

第５図に、あらかじめ実験的に求めた温度差ΔＴ、と開
口率Ａｉとの関係をＣＰ　Ｕ　１９内に設定しておき、
これを用いて開口率Δｉを求め、基準開口ＩＡＫと比較
し、良否の判定を行なう例を示す。この例によると閉塞
状況が開口率で判断できるという特長がある。第６図に
、温度差と開口率の関係図の一例を示す。開口率１００
％のときは温度差はＯであり、開口率が０％のときには
温度差がそれぞれの部位での最高値となる。

第５図において、ステップ４５ｃで第６図の関係からΔ
Ｔ１によりＡｉを求め、ステップ４５ｄに進む。ステッ
プ４５ｄで開口率Ａｉを基準開口率ＡＫと比較し、Ａｉ
≧ＡＫすなわち正常であればステップ４６に進み、同様
にｉ＝８まで繰り返し、ステップ４８で良品信号を出力
する。ステップ４５ｄでＡｊ＜ＡＫすなわち正常でない
とき、ｉＡ＋＋　を記憶し、ステップ５０で「不良品」
信号と合せて出力する。ステップ５１以降は前述のフロ
ーと同様である。この方法の場合も第４図の例のように
、基準（ａ　Ａ　Ｋ　、とＡ　Ｋ　ｔとを設定し、グレ
ーゾーン処理することも可能である。

第７図に示すものは温度測定に熱画像装置２３を用いた
実施例である。この場合には赤外線カメラ２３ａにより
閉塞による温度変化を捉え、画像処理手段２３ｂで電気
的な信号処理をしてインターフェース１８に入力するこ
とになる。この場合には水孔１５ａ〜＋５ｈをシールす
る密閉手段１７ａ〜＋７ｈと同１７′ａ〜１７′ｈを比
較的熱伝導の良い材料で製作し、対になった密閉手段ど
うしの中心部の温度を測定し、その温度差で良否の判定
を行なうものである。

以上説明した例はすべて水路１３ａあるいは１３′ａの
どちらか一方のみが閉塞した場合について説明したが、
両方が閉塞した場合には温度差がなくなるので検知不能
となる。これを防ぐには、温度データを読み込むときに
同時に圧力計１５から給気圧力データを読み込み、その
圧力値が設定圧以下かどうかを判定するようにすれば解
決することができる。すなわち水路１３ａあるいは１３
′ａの両方が閉塞しているような状態では給気抵抗が大
となるので、これを利用して判定することになる。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、一端から他端に開通する
孔を有するワークの該孔にワークの温度とは異なった温
度の空気を供給し、これにより異なった温度と−なるワ
ークの温度変化後のワーク温度をワークの近接した部位
に取付けた少なくとも一対の温度センサで検出し、該一
対の温度センサの検出温度の温度差を演算すると共に各
々の温度を基準値と比較し、この比較値によって該一対
の温度センサ間での閉塞状態を判定することを特徴とす
るワークの孔閉塞検知方法であるから、対を成す温度セ
ンサ毎の出力値を比較することができるので、ワークの
各部位における閉塞状況を、迅速に、しかも信顧性高く
検出することができることになる。また上述の先行技術
に較べると低コストになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実現する装置の系統図、第２図は
第１図中のワークであるシリンダヘッド部分の平面図、
第３図ないし第５図は処理の流れを示すフローチャート
図、 差との関係を示すグラフ、 実施例の系統図である。 １−空気供給源 ２−給気弁 ６−加熱装置 ９−・給気ノズル １０−シリンダヘッド １３−ウォータジャケット １３ａ　、　１３ｂ　−−水路 １４−・出口部 １５ａ　〜１５ｈ　、　１５′ａ　〜＋５′ｈ１６ａ　
〜１６ｈ　−温度センサ ９−ＣＰＵ ２〇−表示装置 第６図は開口率と温度 第７図は本発明の他の ・・−水孔 第１図 第２図 ２・・　箱覧竹 ６・・力［１１瞥軟１ ９０．鈴覧２久ル 穎・・シリ呵り゛へ・ノヒ １３・・ウォータシ゛ヤケヅト １知３ｂ・・・７に路 １４・・九口軽 ］９　°ｃｐｕ Ｉ・・氷ホ装置 第３ 図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端から他端に開通する孔を有するワークの該孔
   にワークの温度とは異なった温度の空気を供給し、これ
   により異なった温度となるワークの温度変化後のワーク
   温度をワークの近接した部位に取付けた少なくとも一対
   の温度センサで検出し、該一対の温度センサの検出温度
   の温度差を演算すると共に各々の温度を基準値と比較し
   、この比較値によって該一対の温度センサ間での閉塞状
   態を判定することを特徴とするワークの孔閉塞検知方法
   。