(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの吸気ポートまたは排気ポートに端部が挿入されるスコープ本体を備え、前記吸気ポートまたは前記排気ポートの内壁面に現れる取付凹部とバルブシートとの隙間を検査する検査装置であって、
前記スコープ本体の基部に設けられ、前記スコープ本体の端部に向けて光を照射する投光部と、
前記スコープ本体の端部に設けられ、前記投光部からの光を径方向外方に反射する反射部と、
前記スコープ本体の基部と端部との間に設けられ、径方向外方からの光を取り込む受光部と、
前記バルブシートの中心軸を回転軸として、前記スコープ本体を回転させる駆動手段と、を有し、
前記スコープ本体の端部が前記吸気ポートまたは前記排気ポートに挿入される検査時には、前記投光部からの光を前記反射部によって反射させ、前記吸気ポートまたは前記排気ポートの内部から前記内壁面を照らし、
前記排気ポートの検査時には、前記バルブシートの中心軸と前記スコープ本体の中心軸とを一致させ、前記バルブシートの中心軸を回転軸として前記スコープ本体を自転させ、
前記吸気ポートの検査時には、前記バルブシートの中心軸と前記スコープ本体の中心軸とを離し、前記バルブシートの中心軸を回転軸として前記スコープ本体を公転させ、
前記排気ポートの検査時と前記排気ポートの検査時との双方において、前記受光部と前記内壁面との距離を一定に保持しながら前記受光部を前記内壁面の複数箇所に対向させる、ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、
前記反射部からの反射光は、前記スコープ本体の中心軸に対して傾斜しながら径方向外方に照射されることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の検査装置において、
前記反射部からの反射光は、前記内壁面に対して斜めに照射されることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置において、
前記反射部の反射面は、前記スコープ本体の先端にかけて広がるテーパ面状に形成されることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸排気ポートの内壁面に現れる取付凹部とバルブシートとの隙間を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダヘッドには、燃焼室に開口する吸気ポートおよび排気ポート(以下、吸排気ポートという)が形成されている。この吸排気ポートの開口端に形成される取付凹部には、吸気バルブや排気バルブに接するバルブシートが圧入されている。このように圧入されるバルブシートからの圧縮漏れを防ぐためには、取付凹部に対するバルブシートの圧入状態を管理することが重要となっている。すなわち、バルブシートと取付凹部との隙間の幅寸法を検査することが必要であるが、検査員が隙間ゲージ等を用いて隙間の幅寸法を検査することは、検査コストを増大させるとともに検査結果の安定性を損なう要因であった。そこで、吸排気ポートの内壁面を撮像して画像データを得るとともに、この画像データから隙間の幅寸法について判定する検査装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５６１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された検査装置においては、撮像時に吸排気ポートの内壁面を明るく照らすため、吸排気ポート内に挿入される検査ヘッドに対して複数の発光ダイオードを装着している。しかしながら、小型化が要求される検査ヘッドに対して発光ダイオード等の光源を搭載することは、検査装置の高コスト化を招く要因となっていた。しかも、特許文献１の検査装置においては、吸排気ポートの内壁面に対して垂直に光を照射する構造であることから、照射された光が隙間の奥まで直に入り込み、内壁面だけでなく隙間も明るく撮像してしまうおそれがある。このように、吸排気ポートの内壁面に対して垂直に光を照射することは、画像データにおける内壁面と隙間との境界を不鮮明にするため、隙間の誤検知を招いて検査精度を低下させてしまう要因となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、吸排気ポートの内壁面に現れる取付凹部とバルブシートとの隙間を検査する検査装置において、コストを抑制しながら検査精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の検査装置は、シリンダヘッドの吸気ポートまたは排気ポートに端部が挿入されるスコープ本体を備え、前記吸気ポートまたは前記排気ポートの内壁面に現れる取付凹部とバルブシートとの隙間を検査する検査装置であって、前記スコープ本体の基部に設けられ、前記スコープ本体の端部に向けて光を照射する投光部と、前記スコープ本体の端部に設けられ、前記投光部からの光を径方向外方に反射する反射部と、前記スコープ本体の基部と端部との間に設けられ、径方向外方からの光を取り込む受光部と、前記バルブシートの中心軸を回転軸として、前記スコープ本体を回転させる駆動手段と、を有し、前記スコープ本体の端部が前記吸気ポートまたは前記排気ポートに挿入される検査時には、前記投光部からの光を前記反射部によって反射させ、前記吸気ポートまたは前記排気ポートの内部から前記内壁面を照らし、前記排気ポートの検査時には、前記バルブシートの中心軸と前記スコープ本体の中心軸とを一致させ、前記バルブシートの中心軸を回転軸として前記スコープ本体を自転させ、前記吸気ポートの検査時には、前記バルブシートの中心軸と前記スコープ本体の中心軸とを離し、前記バルブシートの中心軸を回転軸として前記スコープ本体を公転させ、前記排気ポートの検査時と前記排気ポートの検査時との双方において、前記受光部と前記内壁面との距離を一定に保持しながら前記受光部を前記内壁面の複数箇所に対向させる、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の検査装置は、前記反射部からの反射光は、前記スコープ本体の中心軸に対して傾斜しながら径方向外方に照射されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の検査装置は、前記反射部からの反射光は、前記内壁面に対して斜めに照射されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の検査装置は、前記反射部の反射面は、前記スコープ本体の先端にかけて広がるテーパ面状に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸気ポートまたは排気ポートに挿入されるスコープ本体の端部に、投光部からの光を反射する反射部を設けるようにしたので、反射部によって吸排気ポートの内部から内壁面を照らすことが可能となる。このように、反射部を用いて内壁面を明るく照らすことができるため、コストを抑制しながら検査精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】(ａ)および(ｂ)はシリンダヘッドの構造を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態である検査装置による検査状況を示す説明図である。
【図３】シリンダヘッドおよびスコープ本体を示す斜視図である。
【図４】検査装置の構成を示す説明図である。
【図５】検査装置による検査状況を示す説明図である。
【図６】図５の矢印Ａ方向から排気ポートの検査状況を示す説明図である。
【図７】吸気ポートの検査状況を示す説明図である。
【図８】(ａ)および(ｂ)は本発明の他の実施の形態である検査装置が備えるスコープ本体の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１(ａ)および(ｂ)はシリンダヘッド１０の構造を示す概略図である。図１(ａ)および(ｂ)に示すように、シリンダヘッド１０には燃焼室１１に開口する吸気ポート１２および排気ポート１３が形成されている。なお、以下の説明においては、吸気ポート１２および排気ポート１３を、まとめて吸排気ポート１２，１３と記載する。図１(ａ)に示すように、吸排気ポート１２，１３の開口端には取付凹部１４が形成されており、図１(ｂ)に示すように、取付凹部１４にはバルブシート１５が圧入されている。このバルブシート１５の圧入不良は圧縮漏れ等を招く要因であることから、バルブシート１５の下端面１５ａと取付凹部１４の座面１４ａとの隙間Ｘを検査することにより、バルブシート１５の圧入状態が適切となるように管理されている。
【００１４】
図２は本発明の一実施の形態である検査装置２０による検査状況を示す説明図である。また、図３はシリンダヘッド１０およびスコープ本体２１を示す斜視図である。さらに、図４は検査装置２０の構成を示す説明図である。図２および図３に示すように、被検査物であるシリンダヘッド１０が所定の検査ステージに搬送されると、スコープ本体２１を保持する駆動手段としてのロボットアーム２２は、スコープ本体２１をシリンダヘッド１０の吸排気ポート１２，１３に向けて移動させる。図３および図４に示すように、検査装置２０を構成するスコープ本体２１は、基部として中空構造のロッド部材２３を有している。このロッド部材２３には、複数の発光ダイオード２４を備えた投光部としての照明ユニット２５が設けられている。また、ロッド部材２３の端部には中空構造の挿入軸２６が設けられており、この挿入軸２６の先端には反射部としての反射板２７が設けられている。このように、スコープ本体２１のロッド部材(基部)２３には照明ユニット２５が設けられており、スコープ本体２１の先端部(端部)２８には反射板２７が設けられている。
【００１５】
また、図４に示すように、ロッド部材２３のロボットアーム２２側の端部には、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像デバイスによって構成されるカメラユニット３０が取り付けられている。また、照明ユニット２５と反射板２７との間に位置する挿入軸２６には、径方向外方からの光を取り込む受光部としての受光窓３１が形成されている。さらに、挿入軸２６の内部には、受光窓３１から取り込まれた光をカメラユニット３０に向けて反射するミラー３２が設置されている。なお、受光窓３１に取り込まれる径方向外方からの光とは、スコープ本体２１の外側から中心に向かう光を意味している。
【００１６】
このスコープ本体２１を用いて隙間Ｘを検査する際には、受光窓３１が隙間Ｘに対向するまで、吸排気ポート１２，１３内にスコープ本体２１の先端部２８が挿入される。これにより、吸排気ポート１２，１３の内壁面３３(以下、ポート内壁面という)からの反射光は、矢印αで示すように受光窓３１から取り込まれた後に、矢印βで示すようにミラー３２で反射してカメラユニット３０に導かれる。そして、カメラユニット３０によって撮像されたポート内壁面３３の画像データは、マイクロコンピュータ等によって構成される画像解析装置３４に送信されることになる。
【００１７】
画像解析装置３４においては、画像データのノイズ除去や画質調整等が施された後に、所定値を境に画像データの明暗を「０」と「１」に分ける２値化処理が施される。すなわち、２値化処理が施された画像データにおいては、明るいポート内壁面３３と暗い隙間Ｘとが、「０」と「１」で識別される。そして、画像解析装置３４は、２値化処理を施した画像データを用い、隙間Ｘの幅寸法Ｗが許容範囲に収まるか否かを判定することになる。このような検査用の画像データを精度良く得るためには、ポート内壁面３３を撮像する段階において、ポート内壁面３３を明るく照らす必要がある。さらに、隙間Ｘに対して影を作りつつ、ポート内壁面３３に対して、付着物、バリ、欠け等による影を作らないように光を照射することが重要となっている。
【００１８】
ここで、図５は検査装置２０による検査状況を示す説明図である。図５に示すように、ポート内壁面３３を撮像する際には、受光窓３１が隙間Ｘに対向するまで、吸排気ポート１２，１３内にスコープ本体２１の先端部２８が挿入される。そして、照明ユニット２５からスコープ本体２１の先端部２８に向けて光が照射され、この光が反射板２７によって径方向外方(スコープ本体２１の中心から外側)に反射されることになる。これにより、吸排気ポート１２，１３の内部からポート内壁面３３を明るく照らすことができるため、ポート内壁面３３を良好に撮像することができ、隙間Ｘの検査精度を高めることが可能となる。また、小型化が要求されるスコープ本体２１の先端部２８は、反射板２７を備えるという簡単な構造であることから、スコープ本体２１の低コスト化を達成することが可能となる。さらに、照明ユニット２５が吸排気ポート１２，１３の外部に配置されることから、照明ユニット２５に対して過度な小型化が要求されることはなく、この点からもスコープ本体２１の低コスト化を達成することが可能となる。
【００１９】
しかも、反射板２７の反射面２７ａはスコープ本体２１の先端にかけて広がるテーパ面状に形成されている。これにより、反射板２７からの反射光は、図５に破線の矢印で示すように、スコープ本体２１の中心軸ＣＬに対して傾斜しながら径方向外方に照射されることになる。すなわち、反射板２７からの反射光は、ポート内壁面３３に対して垂直方向に照射されるのではなく、図５に破線の矢印で示すように、ポート内壁面３３に対して斜めに照射されることになる。このように、ポート内壁面３３に対して斜めに光を照射することにより、隙間Ｘの奥まで光が直に入り込むことが無く、隙間Ｘに影を付けることが可能となる。すなわち、ポート内壁面３３を明るく照らしつつも、隙間Ｘに影を付けることができるため、画像データから精度良く隙間Ｘを検出することが可能となり、隙間Ｘの検査精度を高めることが可能となる。
【００２０】
さらに、受光窓３１に対向するポート内壁面３３は、反射板２７によって吸排気ポート１２，１３の内部から照らされるだけでなく、照明ユニット２５によって吸排気ポート１２，１３の外部からも照らされている。このように、ポート内壁面３３に対して様々な角度から光が照射されるため、ポート内壁面３３から付着物やバリ等による影を排除することができ、検査用の画像データを精度良く得ることが可能となる。
【００２１】
続いて、スコープ本体２１の回転動作について説明する。ここで、図６は図５の矢印Ａ方向から排気ポート１３の検査状況を示す説明図である。図６に示すように、ロボットアーム２２は、ポート内壁面３３にスコープ本体２１の焦点を合わせるため、バルブシート１５の中心軸Ｃ１とスコープ本体２１の中心軸ＣＬとが一致するように、排気ポート１３にスコープ本体２１の先端部２８を挿入する。すなわち、図示するスコープ本体２１は、ポート内壁面３３と受光部３１との間隔が距離Ｌになったときに、ポート内壁面３３に対して焦点が合うように設計されている。そして、カメラユニット３０によってポート内壁面３３が撮像される度に、ロボットアーム２２はスコープ本体２１を所定角度(例えば９０°)で回転させる。すなわち、バルブシート１５の中心軸Ｃ１を回転軸としてスコープ本体２１を回転(自転)させながら、複数箇所のポート内壁面３３が撮像されることになる。このように、排気ポート１３毎に複数箇所のポート内壁面３３を撮像することにより、隙間Ｘの検査精度を高めることが可能となる。
【００２２】
次いで、図７は吸気ポート１２の検査状況を示す説明図である。なお、図７においては図６と同様の方向から検査状況を示している。図７に示すように、排気ポート１３よりも大径の吸気ポート１２を検査する際には、ポート内壁面３３に焦点を合わせるため、受光窓３１とポート内壁面３３との間隔が距離Ｌになるまで、スコープ本体２１をポート内壁面３３に向けて移動させる(矢印α)。その後、バルブシート１５の中心軸Ｃ２を回転軸としてスコープ本体２１を回転(公転)させることにより、受光窓３１とポート内壁面３３との距離Ｌを一定に保持しながら、複数箇所のポート内壁面３３が撮像されることになる。このように、径寸法の異なるバルブシート１５の隙間Ｘを検査する際にも、ポート内壁面３３に焦点を合わせ続けることができ、鮮明な画像データを撮像することが可能となる。このように、同一のスコープ本体２１を用いて様々な径寸法のバルブシート１５の隙間Ｘを検査することができるため、検査装置２０の汎用性を高めて検査コストを大幅に引き下げることが可能となる。なお、同一の検査装置２０を用いて仕様の異なるシリンダヘッド１０を検査する際には、生産情報やヘッドボルトＩＤ等からバルブシート１５の径寸法を認識させ、スコープ本体２１を適切な経路に沿って移動させることになる。
【００２３】
図８(ａ)および(ｂ)は本発明の他の実施の形態である検査装置が備えるスコープ本体４０，４１の一部を示す斜視図である。まず、図３の拡大図に示すように、前述した照明ユニット２５の発光ダイオード２４は、挿入軸２６を囲むように全周に渡って配置されているが、照明ユニット２５の構造としては図示する構造に限られることはない。適切にポート内壁面３３を照らすことが可能であれば、例えば図８(ａ)に示すように、照明ユニット(投光部)４２の発光ダイオード４３を部分的に配置しても良い。また、図３の拡大図に示すように、スコープ本体２１の先端部２８にはテーパ状の反射板２７が設けられているが、反射板２７としては図示する形状に限られることはない。例えば、図８(ｂ)に示すように、多角錐状に反射板(反射部)４４を形成しても良い。また、反射板を全周にわたって設けるのではなく、受光窓３１に対応した位置にのみ設置して、スコープ本体２１の先端部２８の小型化を図っても良い。
【００２４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、２値化処理を施した画像データを用いて隙間Ｘを検査しているが、これに限られることはなく、濃淡画像やカラー画像からなる画像データを用いて隙間Ｘを検査しても良い。また、前述の説明では、照明ユニット２５を発光ダイオード２４によって構成しているが、他の光源を用いて照明ユニット２５を構成しても良い。さらに、図６および図７に示す場合には、吸排気ポート１２，１３毎に４箇所の画像データを撮像しているが、これに限られることはなく、更に多くの画像データを撮像しても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１０    シリンダヘッド
１２    吸気ポート
１３    排気ポート
１４    取付凹部
１５    バルブシート
２０    検査装置
２１    スコープ本体
２２    ロボットアーム(駆動手段)
２３    ロッド部材(基部)
２５    照明ユニット(投光部)
２７    反射板(反射部)
２７ａ  反射面
２８    先端部(端部)
３１    受光窓(受光部)
３３    ポート内壁面(内壁面)
４０，４１    スコープ本体
４２    照明ユニット(投光部)
４４    反射板(反射部)
Ｘ      隙間
Ｃ１，Ｃ２    中心軸
【図１】
0005473856.tif 000002
【図２】
0005473856.tif 000003
【図３】
0005473856.tif 000004
【図４】
0005473856.tif 000005
【図５】
0005473856.tif 000006
【図６】
0005473856.tif 000007
【図７】
0005473856.tif 000008
【図８】
0005473856.tif 000009