JP6996699B2 - Valve contact surface inspection method and inspection equipment - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンのバルブ当たり面の検査方法及び検査装置に関するものである。 The present invention relates to an inspection method and an inspection device for a valve contact surface of an engine.
エンジンの燃焼室への吸入と排出を制御するバルブは、しっかり密閉される必要があり、もしエンジンブロックのバルブ当たり面に欠陥があると、ガスが漏れてしまう重大な不良となる。しかしバルブ当たり面には小さな傷のほか、粗型材面や焼結体を加工したときに発生する0.2~1.0mmの小さな欠陥や、凹部や穴などが生じることがある。このためエンジンのバルブ当たり面は、加工の最終工程で検査する必要がある。 The valves that control the intake and discharge of the engine into the combustion chamber need to be tightly sealed, and if there is a defect in the valve contact surface of the engine block, it is a serious defect that gas leaks. However, in addition to small scratches on the valve contact surface, small defects of 0.2 to 1.0 mm, which are generated when the rough material surface or the sintered body is processed, and recesses and holes may occur. Therefore, it is necessary to inspect the valve contact surface of the engine in the final process of processing.
従来、バルブ当たり面は主として人の目により検査されていた。しかし検査員によるバラツキや目の疲労の問題等があるため、自動的に検査する技術が求められている。そこで特許文献1に示されるように、第1と第2の光源からバルブ当たり面を照明し、バルブ当たり面の上方からカメラで撮影して良否を判定する検査方法が提案されている。
Conventionally, the valve contact surface has been mainly inspected by the human eye. However, due to the problems of variation and eye fatigue caused by inspectors, automatic inspection technology is required. Therefore, as shown in
しかしバルブ当たり面は角度の異なる複数のテーパ面から構成されているため、どの方向から光を当てても必ず強い反射が返ってくる。このため、ハレーションを生じて鮮明な画像を得ることが難しいという問題があった。またバルブ当たり面の上側には光が当たるが、穴の奥まで十分に光が届かず、画像が暗くなって良否を判定しにくいという問題があった。 However, since the bulb contact surface is composed of multiple tapered surfaces with different angles, strong reflection is always returned no matter which direction the light is applied. Therefore, there is a problem that halation occurs and it is difficult to obtain a clear image. Further, although the light hits the upper side of the bulb contact surface, there is a problem that the light does not reach the depth of the hole sufficiently and the image becomes dark and it is difficult to judge the quality.
そこで本発明者等は、バルブのスライド穴部に反射プラグを挿入し、照明光をこの反射プラグで反射させてバルブ当たり面の穴の奥まで光を届かせることを検討したが、反射プラグをスライド穴部の中心に挿入する必要があるため、高精度に加工されたスライド穴部を傷つけるおそれがあることが判明した。また、反射プラグを挿入してバルブ当たり面を撮影し、その後に反射プラグを取り出すステップが必要であり、反射プラグの挿入、取出しのためにバルブ当たり面の上方に設置された照明装置を移動させることも必要となるため、検査のサイクルタイムを短縮することができないという問題があることが判明した。 Therefore, the present inventors have considered inserting a reflective plug into the slide hole of the bulb and reflecting the illumination light with this reflective plug so that the light reaches the depth of the hole on the bulb contact surface. Since it is necessary to insert it in the center of the slide hole, it has been found that there is a risk of damaging the slide hole machined with high precision. In addition, it is necessary to insert the reflective plug, take a picture of the bulb contact surface, and then take out the reflective plug, and move the lighting device installed above the bulb contact surface to insert and remove the reflective plug. It turned out that there was a problem that the cycle time of the inspection could not be shortened because it was also necessary.
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、周囲を傷つけることなく、バルブ当たり面を効率よく検査することができるバルブ当たり面の検査方法及び検査装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a valve contact surface inspection method and an inspection device capable of efficiently inspecting the valve contact surface without damaging the surroundings.
上記の課題を解決するためになされた本発明のバルブ当たり面の検査方法は、半球状のドーム照明具によりエンジンのバルブ当たり面を間接照明するとともに、このドーム照明具の天井に設けた開口を貫通させたシャフトの下端に設けた反射プラグをバルブ当たり面の中心に挿入してバルブ当たり面の内部にも光を当て、前記開口の上方に配置したカメラによってバルブ当たり面を撮影し、バルブ当たり面の欠陥を検査することを特徴とするものである。 In the method for inspecting the bulb contact surface of the present invention, which has been made to solve the above problems, the bulb contact surface of the engine is indirectly illuminated by a hemispherical dome illuminator, and an opening provided in the ceiling of the dome illuminator is opened. A reflective plug provided at the lower end of the shaft that has been penetrated is inserted in the center of the bulb contact surface to illuminate the inside of the bulb contact surface, and the bulb contact surface is photographed by a camera placed above the opening to hit the bulb. It is characterized by inspecting surface defects.
また上記の課題を解決するためになされた本発明のバルブ当たり面の検査装置は、エンジンの上方からエンジンのバルブ当たり面を間接照明する半球状のドーム照明具と、このドーム照明具の天井に設けた開口を貫通してバルブ当たり面に向けて延びるシャフトと、このシャフトの下端に設けられバルブ当たり面の内部を照らす反射プラグと、前記開口の上方に配置されたカメラと、前記シャフト及び反射プラグを回転させる回転機構とを備えたことを特徴とするものである。 Further, the bulb contact surface inspection device of the present invention made to solve the above problems is provided on a hemispherical dome illuminator that indirectly illuminates the bulb contact surface of the engine from above the engine and on the ceiling of the dome illuminator. A shaft that penetrates the provided opening and extends toward the bulb contact surface, a reflective plug provided at the lower end of the shaft that illuminates the inside of the bulb contact surface, a camera placed above the opening, the shaft, and reflection. It is characterized by having a rotation mechanism for rotating the plug.
なお、前記開口の上部に前記回転機構により回動される円筒を設け、前記シャフトをこの円筒の中心に保持具により保持させた構造とすることが好ましい。また、前記保持具がワイヤまたは前記円筒の軸線方向に薄い板または透明な材質の部材であることが好ましい。 It is preferable that a cylinder rotated by the rotation mechanism is provided above the opening, and the shaft is held at the center of the cylinder by a holder. Further, it is preferable that the holder is a wire, a thin plate in the axial direction of the cylinder, or a member made of a transparent material.
本発明によれば、エンジンのバルブ当たり面を間接照明する半球状のドーム照明具の天井に開口を形成し、この開口を貫通してバルブ当たり面に向けて延びるシャフトの先端に反射プラグを保持させたので、ドーム照明具をエンジンのバルブ当たり面の上方に置くことによって、反射プラグをバルブ当たり面の内側に位置させることができる。ドーム照明具からの光線がこの反射プラグにより反射してバルブ当たり面の奥まで到達するので、開口の上方に配置されたカメラによりバルブ当たり面の全体を撮影して検査することができる。 According to the present invention, an opening is formed in the ceiling of a hemispherical dome illuminator that indirectly illuminates the bulb contact surface of the engine, and a reflective plug is held at the tip of a shaft that penetrates the opening and extends toward the bulb contact surface. By placing the dome illuminator above the bulb contact surface of the engine, the reflective plug can be located inside the bulb contact surface. Since the light rays from the dome illuminator are reflected by this reflective plug and reach the depth of the bulb contact surface, the entire bulb contact surface can be photographed and inspected by a camera placed above the opening.
本発明によれば、反射プラグはドーム照明具から下方に延びるシャフトの下端に設けられているので、検査を行う際に反射プラグを挿入したり取り出したりするステップは不要となる。このため検査のサイクルタイムを短くすることができる。また反射プラグはシャフトの下端に設けられているので、スライド穴部に保持させる必要がなく、エンジンブロックに対して非接触状態にあるため、スライド穴部を傷つけるおそれもない。 According to the present invention, since the reflective plug is provided at the lower end of the shaft extending downward from the dome illuminator, the step of inserting and removing the reflective plug is unnecessary when performing an inspection. Therefore, the inspection cycle time can be shortened. Further, since the reflective plug is provided at the lower end of the shaft, it is not necessary to hold it in the slide hole portion, and since it is in a non-contact state with the engine block, there is no risk of damaging the slide hole portion.
なお、本発明ではシャフトをドーム照明具の開口の中心に保持させるための支持具が不可欠であり、この支持具がカメラの画像に移り込むことは避けられない。しかしシャフトを回転させて支持具の方向を変えることにより、バルブ当たり面の全体を支障なく検査することができる。この点については、後述する。 In the present invention, a support for holding the shaft at the center of the opening of the dome illuminator is indispensable, and it is inevitable that this support is transferred to the image of the camera. However, by rotating the shaft to change the direction of the support, the entire valve contact surface can be inspected without any trouble. This point will be described later.
図1は本発明の検査装置を実施形態を示す断面図であり、10はエンジンブロック、11はエンジンブロック10に形成されたバルブのスライド穴部、12はスライド穴部11の上端に形成されたバルブ当たり面である。前述したように、バルブ当たり面12は角度の異なる複数のテーパ面から構成されている。図1ではスライド穴部11及びバルブ当たり面12はエンジンブロック10の上面に対してやや傾斜させて形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the inspection device of the present invention, in which 10 is an engine block, 11 is a slide hole portion of a valve formed in the
20はエンジンブロック10の上面に設置される検査装置の基台である。この基台20はエンジンブロック10の上面に載せてもよいが、ロボットハンドなどによりエンジンブロック10の上面の至近位置に、またはエンジンブロック10の上面に密着させて保持させることもできる。
基台20には、半球状のドーム照明具21が設けられている。このドーム照明具21は周縁部に発光ダイオードなどの光源22を備え、光源22から上向きに照射された光線をドームの内面で反射させ、間接照明を行うものである。図1に示すようにドーム照明具21は検査しようとするバルブ当たり面12の真上に置かれるので、バルブ当たり面12を全周方向から均等に間接照明することができる。しかし前述したとおり、このドーム照明具21だけでは、バルブ当たり面12の奥まで十分に照らすことができない。
The
ドーム照明具21の上方には円筒23が設けられている。この円筒23は基台20に設けられた軸受24により回転可能に支持されており、円筒23に固定された歯車25を基台20に固定されたモータ26により駆動される駆動歯車27と噛み合わせることにより、任意の角度だけ回転することができる。図示されるように、その回転軸はスライド穴部11と同じ角度だけ傾斜させてある。この円筒23と同一位置のドーム照明具21の上部には、開口28が形成されている。開口28は円筒23とほぼ同一径の丸穴である。
A
この円筒23の中心には、バルブ当たり面12に向かって延びる棒状のシャフト29が支持されている。図2に示すように、シャフト29は円筒23の軸線と平行な薄板からなる支持具30により円筒23に支持されている。シャフト29の位置を安定させるために、支持具30は円筒23の上面及び下面に平行に設けることが好ましい。なお支持具30は薄板のほか、ワイヤを用いることもできる。
At the center of the
シャフト29の下端には、反射プラグ31が設けられている。反射プラグ31はシャフト29に支持されたままバルブ当たり面12の内部に浅く挿入され、ドーム照明具21からの照明光を反射してバルブ当たり面12の内部を照らす役割を発揮するものである。図1では反射プラグ31として円錐台状のブロックが図示されているが、反射プラグ31の形状は円柱状とすることもできる。反射プラグ31は回転されるため、軸対称形状とすることが望ましい。
A
ドーム照明具21の開口28の上方には、カメラ32が下向きに取り付けられている。このカメラ32は円筒23及び開口28の内側からバルブ当たり面12を撮影できるように、基台20から上方に延びる支持アーム34に固定されている。反射プラグ31とドーム照明具21との組み合わせにより、バルブ当たり面12の表面はドーム照明具21の間接照明により柔らかく照らされ、バルブ当たり面12の内部は反射プラグ31がドーム照明具21からの照明光を反射して照らしている。このため、カメラ32によりバルブ当たり面12の全体をハレーションのない鮮明な画像として捉えることができる。
A
反射プラグ31の直径は、バルブ当たり面12の内部にまで光線を反射させ均一に反射させることができるように決定される。反射プラグ31はバルブ当たり面12の中心部に映り込むため、その直径を大きくすることは好ましくない。
The diameter of the
また本発明では、カメラ32のレンズ33とバルブ当たり面12との間に、シャフト29とその支持具30が存在するため、カメラ32の画像中にこれらが写り込むことが避けられない。特に、レンズ33から最も近い位置にある支持具30の影響が大きくなる。しかしこの問題は、次の3つの手段によって回避することができる。
Further, in the present invention, since the
第1の手段は、支持具30としてできるだけ視野を妨げない薄板またはワイヤを選択することである。本実施形態では、円筒23の軸線方向に薄い板を用いている。その板厚やワイヤ径は、1~3mmの範囲が適当である。これらのワイヤまたは円筒23の軸線方向に薄い板の他に、透明な材質の部材を用いることもできる。
The first means is to select a thin plate or wire as the
第2の手段は、カメラ32に焦点距離の長いレンズ33を使用するとともに、シャフト29の上端とレンズ33との距離を大きく取ることである。これによりシャフト29の上端の支持具30はピントがボケた状態で写ることになる。シャフト29の上端とレンズ33との距離が短いと図3(A)に示すようにシャフト29の上端の映り込み範囲が大きくなるが、この距離を大きく取ることにより、図3(B)に示すようにシャフト29の上端の映り込み範囲が狭くなる。このようにしても画像の中央にはピントがボケた画像が残るが、検査したいのはその周囲のバルブ当たり面12であるから、支障を生じない。
The second means is to use a
第3の手段は、円筒23を回転させることにより支持具30の方向を変え、カメラ32の画像中に写り込む支持具30の位置をずらすことである。例えば、図4に示すように支持具30が横方向に映り込む画像を撮影した後、円筒23をモータ26により90°回転させて支持具30が縦方向に映り込む画像を撮影すれば、バルブ当たり面12の支持具30で隠れた部分は、次の画像では鮮明に撮影される。このため、これらの2枚の画像を合成すれば、バルブ当たり面12の全周の鮮明な画像を得ることが可能となる。
The third means is to change the direction of the
次に図5により、好ましい寸法位置関係を説明する。
バルブ当たり面12の位置をAとし、ドーム照明具21の天井の位置をBとし、シャフト29の上端の位置をCとし、カメラのレンズ33の位置をDとし、シャフト29の直径をEとする。
バルブ当たり面12の位置Aは、エンジンのシリンダーヘッドのバルブの当たり面で固定される。ドーム照明具21はエンジンヘッドのバルブ当たり面12にハレーションができず、かつ影もできないような均一の照明を選択するため、半球状のドームの半径が決定され、Bの位置も決定される。Bの位置のすぐ外に配置される円筒23の長さは30~80mm程度が望ましい。
Next, a preferable dimensional and positional relationship will be described with reference to FIG.
The position of the
The position A of the
シャフト29の直径Eは視野をできるだけ妨げないように小さいほどよいが、反射プラグ31を振れが発生しないように固定するために、直径Eは3~6mmとすることが望ましい。
The diameter E of the
シャフト29の上端の位置Cとレンズ23の位置Dとの距離は、前記したように、短かすぎるとシャフト29の上端がカメラの視野を大きく遮り邪魔になる。逆に距離を長くすると視野の邪魔になりにくくなるが、装置全体が高くなって取り回しがしにくくなる。このため必要なバルブ当たり面12の視野にかからない程度の距離とすることが好ましく、100~200mm程度とすることが望ましい。図6にC-D間の距離が近すぎた場合の実際の画像を示し、図7にC-D間の距離が適正である場合の実際の画像を示した。図7ではシャフト29の上面の画像が反射プラグ31の画像の範囲内に収まっているので、その周囲のバルブ当たり面12の検査に支障がない。
As described above, if the distance between the position C of the upper end of the
以上に説明したように、本発明によれば寸法位置関係を適切に設定することにより、反射プラグ31をエンジンブロック10に接触させることなく、バルブ当たり面12の内部まで均一に照明し、バルブ当たり面12の全体を効率よく検査することができる。
As described above, according to the present invention, by appropriately setting the dimensional and positional relationship, the inside of the
10 エンジンブロック
11 バルブのスライド穴部
12 バルブ当たり面
20 基台
21 ドーム照明具
22 光源
23 円筒
24 軸受
25 歯車
26 モータ
27 駆動歯車
28 開口
29 シャフト
30 支持具
31 反射プラグ
32 カメラ
33 レンズ
34 支持アーム
10
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