(57)【要約】【課題】被検査体の円筒状内面の粗さを的確に判定するとともに、加工チップ等を無駄にすることなく不良品の大量発生を防ぐための予兆管理が可能な内面粗さ検査装置を提供する。【解決手段】被検査体の円筒状内面に当てたレーザ光の反射光量を測定し、反射光量の違いによって粗さを検査する内面粗さ検査装置１００であって、判定対象部位の円周方向又は軸方向に設定された複数の判定ライン上の反射光量に基づいて、各々の判定ラインが粗ラインであるか否かを判定する粗ライン判定手段と、複数の判定ラインに対する粗ラインの割合が予め定めた値以上の場合に、被検査体を不合格と判定する不合格判定手段とを有する。また、不合格判定手段が予め定めた回数連続して不合格と判定した場合に、連続異常と判定する連続異常判定手段を有することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の円筒状内面に当てたレーザ光の反射光量を測定し、前記反射光量の違いによって粗さを検査する内面粗さ検査装置であって、
判定対象部位の円周方向又は軸方向に設定された複数の判定ライン上の反射光量に基づいて、各々の判定ラインが粗ラインであるか否かを判定する粗ライン判定手段と、
前記複数の判定ラインに対する粗ラインの割合が予め定めた値以上の場合に、被検査体を不合格と判定する不合格判定手段とを有することを特徴とする内面粗さ検査装置。
【請求項２】
前記不合格判定手段が予め定めた回数連続して不合格と判定した場合に、連続異常と判定する連続異常判定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内面粗さ検査装置。
【請求項３】
前記判定ライン上の反射光量の偏差を算出する偏差算出手段を有し、
前記粗ライン判定手段が、前記算出された偏差が予め定めた値以上の場合に粗ラインと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内面粗さ検査装置。
【請求項４】
前記偏差算出手段が、前記判定ライン上の前後幅における反射光量の中央値からの偏差を算出することを特徴とする請求項３に記載の内面粗さ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の内面の粗さを検査する内面粗さ検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン部品等の被検査体の円筒状内面の粗さを検査するために、被検査体の中からいくつかのサンプルを抜き取って、接触式の粗さ測定器で測定していた。接触式の粗さ測定器による測定は手間がかかるとともに、全量検査は実質的に不可能であり、粗さによる不良品を出さないようにするために、余裕をもって加工チップ等を早めに交換する必要があった。
【０００３】
一方、特許文献１には、細管の内面粗さ測定方法及びその装置に関する発明が記載されており、細管の一端に入射されるレーザ光を細管内で多重反射させ、他端から出射されるレーザ光の出射光強度に基づいて、細管の内面粗さを求めるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２には、表面性状測定方法および表面性状測定装置に関する発明が記載されており、非平面物体の凹部あるいは中空部の表面粗さを測定するに際し、光学的明暗の２次元分布形状を示すパターンを測定対称面に照射し、反射したパターンの映像信号をコンピュータでデータ処理するようにしている。そして、コンピュータのデータ処理においては、映像信号から輝度分布を求め、輝度分布の標準偏差を算出して測定対称面の表面粗さを評価することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４７２４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１７７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の接触式の粗さ測定器による検査では、全量検査が実質的に不可能であるとともに、余裕をもって加工チップ等を早めに交換していたので、まだ使用できる加工チップ等が無駄になるという問題や、交換による停止時間の長期化という問題があった。
【０００７】
また、特許文献１及び特許文献２に記載された発明は、被検査体一つ一つの検査は可能であっても、不良品の大量発生を防ぐための予兆管理をすることができなかった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、被検査体の円筒状内面の粗さを的確に判定するとともに、加工チップ等を無駄にすることなく不良品の大量発生を防ぐための予兆管理が可能な内面粗さ検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の内面粗さ検査装置は、被検査体の円筒状内面に当てたレーザ光の反射光量を測定し、前記反射光量の違いによって粗さを検査する内面粗さ検査装置であって、判定対象部位の円周方向又は軸方向に設定された複数の判定ライン上の反射光量に基づいて、各々の判定ラインが粗ラインであるか否かを判定する粗ライン判定手段と、前記複数の判定ラインに対する粗ラインの割合が予め定めた値以上の場合に、被検査体を不合格と判定する不合格判定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また好ましくは、前記不合格判定手段が予め定めた回数連続して不合格と判定した場合に、連続異常と判定する連続異常判定手段を有することを特徴とする。
【００１１】
また好ましくは、前記判定ライン上の反射光量の偏差を算出する偏差算出手段を有し、前記粗ライン判定手段が、前記算出された偏差が予め定めた値以上の場合に粗ラインと判定することを特徴とする。
【００１２】
また好ましくは、前記偏差算出手段が、前記判定ライン上の前後幅における反射光量の中央値からの偏差を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内面粗さ検査装置は、被検査体の円筒状内面に当てたレーザ光の反射光量を測定し、反射光量の違いによって粗さを検査するものである。そして、粗ライン判定手段が、判定対象部位の円周方向又は軸方向に設定された複数の判定ライン上の反射光量に基づいて、各々の判定ラインが粗ラインであるか否かを判定し、不合格判定手段が、複数の判定ラインに対する粗ラインの割合が予め定めた値以上の場合に、被検査体を不合格と判定するようになっている。従って、円周方向又は軸方向の判定ライン上の反射光量を基準として粗ラインを判定し、判定ラインに対する粗ラインの割合を基準として被検査体の合否を判定することができ、判定ラインの本数や、不合格となる粗ラインの割合を適宜設定して、円筒状内面の粗さを的確に判定することができる。
【００１４】
また、不合格判定手段が予め定めた回数連続して不合格と判定した場合に、連続異常判定手段が連続異常と判定する場合には、不良品の大量発生の予兆を捉えることができ、加工チップ等を無駄にすることなく予兆管理をすることができる。
【００１５】
また、判定ライン上の反射光量の偏差を算出する偏差算出手段を有し、粗ライン判定手段が、算出された偏差が予め定めた値以上の場合に粗ラインと判定する場合には、偏差の基準値を適宜設定して、円筒状内面の粗さを的確に判定することができる。
【００１６】
また、偏差算出手段が、判定ライン上の前後幅における反射光量の中央値からの偏差を算出する場合には、偏差の算出に平均値ではなく中央値を用いることで、極端な反射光量データによる影響を受けにくく、円筒状内面の粗さをより的確に判定することができる。
【００１７】
このように、本発明の内面粗さ検査装置によれば、被検査体の円筒状内面の粗さを的確に判定するとともに、加工チップ等を無駄にすることなく不良品の大量発生を防ぐための予兆管理が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る内面粗さ検査装置を示す構成図である。
【図２】プローブを示す構成図である。
【図３】内面粗さ検査装置の表示画面を示す図である。
【図４】平面表示ウインドを示す図である。
【図５】各位相の軸方向ライン上のデータを示すグラフである。
【図６】メディアン線からの偏差を示すグラフである。
【図７】平面表示ウインド（不合格品）を示す図である。
【図８】平面表示ウインド（合格品）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、図１乃至図８を参照して、本発明の実施形態に係る内面粗さ検査装置について説明する。本実施形態に係る内面粗さ検査装置１００は、例えば、自動車のエンジン部品等の被検査体の円筒状内面の粗さを検査するためのものである。
【００２０】
（内面粗さ検査装置の構成）
図１は、内面粗さ検査装置１００を示す構成図である。内面粗さ検査装置１００は、プローブ１、プローブ送り機構２、モータ・ドライバ３、コントロール・ユニット４、パソコン５及び端子台６から構成されている。プローブ１は、被検査体の円筒状内面に挿入されてレーザ光を照射し、反射光量データを取得するためのセンサであり、プローブ送り機構２により搬送されるとともに、モータ・ドライバ３により回転制御されるようになっている。コントロール・ユニット４は、装置全体の制御を行うものであり、プローブ１から送信されてきたデータと軸位置を整合させてパソコン５に送信するようになっている。パソコン５は、粗さの判定や設定条件の入力、データの保存を行う。端子台６は、外部機器との通信用である。
【００２１】
図２は、プローブ１を示す構成図である。プローブ１の先端部には、レーザ受発光部１１が設けられており、ミラーを介してレーザケーブル１５によって出力制御されたレーザを発光するとともに、被検査体の円筒状内面からの反射光を受光するようになっている。スピンドルシャフト１２は、高速回転してレーザ受発光部１１を被検査体の円筒状内面の円周上に沿って回転させる。そして、回転エンコーダ・センサ１３が１回転データを、データケーブル１４を介してコントロール・ユニット４に送信する。これにより円周方向に沿った１回転分の反射光量データが得られ、被検査体の円筒状内面の入口から底に向けて測定を繰り返すことにより、内面全体の反射光量データを取得することができる。
【００２２】
（表示画面）
図３は、内面粗さ検査装置１００のパソコン５に表示される表示画面を示す図である。表示画面は、判定ウインド１０、平面表示ウインド２０及び設定ウインド３０から構成されている。判定ウインド１０は、被検査体の円筒状内面の粗さについての合否判定を表示するものである。平面表示ウインド２０は、ブローブ１により取得した判定対象部位の反射光量データを検査画像として平面表示するものである。設定ウインド３０は、内面粗さ検査装置１００の判定基準等を設定するためのものである。
【００２３】
判定基準としては、「判定ラインの向き及び本数」、「粗ラインとなる偏差の値」、「不合格となる粗ラインの割合」、「連続異常となる不合格の回数」がある。各々の基準値については後述する。
【００２４】
（偏差算出手段）
内面粗さ検査装置１００は、予め円周方向又は軸方向に複数の判定ラインを設定するようになっている。そして、設定された判定ライン上の反射光量の偏差を算出する偏差算出手段を有している。偏差算出手段は、内面粗さ検査装置１００のパソコン５に記録されたプログラムによって実現される。
【００２５】
偏差算出手段は、被検査体の円筒状内面の粗さを検査するに際し、判定対象部位の円周方向又は軸方向に設定された複数の判定ライン上における反射光量の偏差を算出する。設定する「判定ラインの向き及び本数」は、設定ウインド３０において設定できるようになっている。
【００２６】
図４乃至図６を参照して、偏差算出手段による偏差算出方法について説明する。図４に示す平面表示ウインド２１は、判定対象部位の軸方向に３本の判定ライン７，８，９を設定し、判定ライン７，８，９における反射光量の偏差を算出するものである。３本の判定ライン７，８，９は、位相差１２０度となっており、円筒状内面の軸方向に均等に設定されている。なお、設定する判定ラインの方向は円周方向とすることもできる。また、設定する判定ラインの本数は適宜設定することができる。
【００２７】
図５は、図４に示す判定ライン７，８，９の各々について反射光量データをグラフ化したものであり、（Ａ）は判定ライン７（＝位相０度）、（Ｂ）は判定ライン８（＝位相１２０度）、（Ｃ）は判定ライン９（＝位相２４０度）に対応している。なお、「Ｙグラフ」の表示は、軸方向の判定ラインであることを示している。
【００２８】
偏差算出手段は、判定ライン７，８，９の各々の反射光量データから、各々の判定ラインの偏差を算出する。本実施形態では、偏差の算出に中央値（メディアン）を用いる。中央値を用いた偏差算出方法について説明する。図６は、メディアン線からの偏差を示すグラフである。まず、判定ライン７，８，９の各々のＹグラフに対してメディアン線（Ｍ）を設定する。メディアン線（Ｍ）は、Ｙグラフの前後幅における反射光量の中央値を示すものである。前後幅の値は、設定ウインド３０において設定できるようになっている。次に、ライン毎に、全データのメディアン線（Ｍ）からの乖離幅を合計し平均して偏差を算出する。なお、中央値ではなく全データの平均値からの乖離幅を用いて標準偏差とすることもできるが、平均値よりも中央値を用いた方が極端な反射光量データによる影響を受けにくく、円筒状内面の粗さをより的確に判定することができる。
【００２９】
（粗ライン判定手段）
内面粗さ検査装置１００は、偏差算出手段により算出された偏差が予め定めた値以上の場合に、粗ラインと判定する粗ライン判定手段を有している。粗ライン判定手段は、内面粗さ検査装置１００のパソコン５に記録されたプログラムによって実現される。
【００３０】
偏差算出手段により判定ライン７，８，９の各々について偏差が算出されると、粗ライン判定手段は、判定ライン７，８，９の各々について、予め定めた基準値と比較して粗ラインであるか否かを判定する。算出された偏差が基準値以上である場合には、反射光量データのバラツキが大きいということであるから、その判定ラインの粗さは大きいということになる。設定する「粗ラインとなる偏差の値」は、設定ウインド３０において設定できるようになっている。
【００３１】
（不合格判定手段）
内面粗さ検査装置１００は、複数の判定ラインに対する粗ラインの割合が予め定めた値以上の場合に、被検査体を不合格と判定する不合格判定手段を有している。不合格判定手段は、内面粗さ検査装置１００のパソコン５に記録されたプログラムによって実現される。
【００３２】
粗ライン判定手段により判定ライン７，８，９の各々について、粗ラインであるか否かが判定されると、不合格判定手段は、予め定めた値と比較して不合格であるか否かを判定する。例えば、基準値を２／３とすると、判定ライン７，８，９のうち２本又は３本が粗ラインである場合に不合格となる。設定する「不合格となる粗ラインの割合」は、設定ウインド３０において設定できるようになっている。
【００３３】
（連続異常判定手段）
内面粗さ検査装置１００は、連続異常判定手段を有することが好ましい。連続異常判定手段は、複数の被検査体の検査において、不合格判定手段が予め定めた回数連像して不合格と判定した場合に、連続異常と判定するものである。連続異常判定手段は、内面粗さ検査装置１００のパソコン５に記録されたプログラムによって実現される
【００３４】
例えば、基準値を５回とすると、５回連続して不合格と判定された場合に、連続異常と判定される。４回連続して不合格であっても５回目が合格であれば連続異常とは判定されない。設定する「連続異常となる不合格の回数」は、設定ウインド３０において設定できるようになっている。
【００３５】
連続して不合格と判定されるということは、加工装置に何らかの不具合が生じていると考えられ、不良品の大量発生につながる可能性が高い。この場合、原因として先ず考えられるのは、加工チップ等の消耗である。従って、加工チップ等の交換時期と判断することができ、いったん加工装置をストップして点検し、必要に応じて交換等の対応を行う。反対に、連続異常と判定されないうちは、交換時期が到来していないと判断することができる。
【００３６】
図７及び図８に、不合格品及び合格品の平面表示ウインドの例を示す。図７（Ａ）に示す平面表示ウインド２２は不合格品ものであり、円周方向に縞模様が発生している。図７（Ｂ）に示す平面表示ウインド２３は、判定ラインを１０本設定したものである。また、図８（Ａ）に示す平面表示ウインド２４は合格品ものであり、円周方向に縞模様が発生していない。図８（Ｂ）に示す平面表示ウインド２５は、判定ラインを１０本設定したものである。
【００３７】
本実施形態に係る内面粗さ検査装置１００は、被検査体の円筒状内面に当てたレーザ光の反射光量を測定し、反射光量の違いによって粗さを検査するものである。そして、粗ライン判定手段が、判定対象部位の円周方向又は軸方向に設定された複数の判定ライン上の反射光量に基づいて、各々の判定ラインが粗ラインであるか否かを判定し、不合格判定手段が、複数の判定ラインに対する粗ラインの割合が予め定めた値以上の場合に、被検査体を不合格と判定するようになっている。従って、円周方向又は軸方向の判定ライン上の反射光量を基準として粗ラインを判定し、判定ラインに対する粗ラインの割合を基準として被検査体の合否を判定することができ、判定ラインの本数や、不合格となる粗ラインの割合を適宜設定して、円筒状内面の粗さを的確に判定することができる。
【００３８】
また、不合格判定手段が予め定めた回数連続して不合格と判定した場合に、連続異常判定手段が連続異常と判定するので、不良品の大量発生の予兆を捉えることができ、加工チップ等を無駄にすることなく予兆管理をすることができる。
【００３９】
また、判定ライン上の反射光量の偏差を算出する偏差算出手段を有し、粗ライン判定手段が、算出された偏差が予め定めた値以上の場合に粗ラインと判定するので、偏差の基準値を適宜設定して、円筒状内面の粗さを的確に判定することができる。
【００４０】
また、偏差算出手段が、判定ライン上の前後幅における反射光量の中央値からの偏差を算出するので、偏差の算出に平均値ではなく中央値を用いることで、極端な反射光量データによる影響を受けにくく、円筒状内面の粗さをより的確に判定することができる。
【００４１】
このように、本実施形態に係る内面粗さ検査装置１００によれば、被検査体の円筒状内面の粗さを的確に判定するとともに、加工チップ等を無駄にすることなく不良品の大量発生を防ぐための予兆管理が可能である。
【００４２】
以上、本発明の実施形態に係る内面粗さ検査装置について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、各々の判定ラインが粗ラインであるか否かを判定するに際し、偏差算出手段により算出された偏差と基準値とを比較したが、偏差ではなく、正常ライン及び粗ラインの見本画像を用意して画像処理により比較する等、他の方法により判定するようにしてもよい。
【００４４】
また、本発明の内面粗さ検査装置の不良品の大量発生を防ぐための予兆管理においては、反射光量データに基づく判定処理を大量に繰り返しながら、人工知能（ＡＩ）による分析を組み合わせて、さらに優れた予兆管理へと発展させることが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  プローブ
２  プローブ送り機構
３  モータ・ドライバ
４  コントロール・ユニット
５  パソコン
６  端子台
７  軸方向ライン
８  軸方向ライン
９  軸方向ライン
１０  判定ウインド
１１  レーザ受発光部
１２  スピンドルシャフト
１３  回転エンコーダ・センサ
１４  データケーブル
１５  レーザケーブル
２０  平面表示ウインド
２１  平面表示ウインド
２２  平面表示ウインド
２３  平面表示ウインド
２４  平面表示ウインド
２５  平面表示ウインド
３０  設定ウインド
１００  内面粗さ検査装置
【図１】
2020060466.tif 000003
【図２】
2020060466.tif 000004
【図３】
2020060466.tif 000005
【図４】
2020060466.tif 000006
【図５】
2020060466.tif 000007
【図６】
2020060466.tif 000008
【図７】
2020060466.tif 000009
【図８】
2020060466.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月15日(2019.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の円筒状内面に当てたレーザ光の反射光量を測定し、前記反射光量の違いによって粗さを検査する内面粗さ検査装置であって、
判定対象部位の円周方向又は軸方向に設定された複数の判定ライン上の反射光量の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記算出された偏差が予め定めた値以上の場合に粗ラインと判定する粗ライン判定手段と、
前記複数の判定ラインに対する粗ラインの割合が予め定めた値以上の場合に、被検査体を不合格と判定する不合格判定手段と、
前記不合格判定手段が予め定めた回数連続して不合格と判定した場合に、連続異常と判定する連続異常判定手段とを有し、
判定ラインの本数、粗ラインと判定する偏差の値、不合格と判定する判定ラインに対する粗ラインの割合及び連続異常と判定する連続回数を設定して、不良品の大量発生を防ぐための予兆管理をするようにしたことを特徴とする内面粗さ検査装置。
【請求項２】
前記偏差算出手段が、前記判定ライン上の前後幅における反射光量の中央値からの偏差を算出することを特徴とする請求項１に記載の内面粗さ検査装置。