(57)【要約】      （修正有）【課題】カム等の扁芯凹凸の周表面の欠陥を、客観的に正確に検査することができる周表面欠陥検査装置及び周表面欠陥検査方法を提供する。【解決手段】棒材の軸１１０に略垂直な方向から周表面１２０ａに光Ｈを照射する光源と、棒材の軸断面視で周表面で反射した光Ｋを受光する受光センサとを有する光学手段と、棒材と光学手段との位置関係を可変させる周表面追従手段と、受光センサが受光量に基づいて欠陥Ｎを検出する周表面欠陥検出手段とを備え、周表面追従手段が、検査したい棒材の周表面の位置に対して、光源と受光センサとの位置関係が一定になるように、棒材又は光学手段を操作し、光源からの光の周表面での反射した光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから周表面の欠陥の有無を検査する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁芯凹凸を有する棒材の周表面の傷や汚れによる欠陥を検査する周表面欠陥検査装置において、
該棒材の軸に略垂直な方向から該周表面に光を照射する光源と、該棒材の軸断面視で該周表面で反射した該光を受光する受光センサとを有する光学手段と、
該棒材と該光学手段との位置関係を可変させる周表面追従手段と、
該受光センサが受光量に基づいて該欠陥を検出する周表面欠陥検出手段とを備え、
該周表面追従手段が、検査したい該棒材の該周表面の位置に対して、該光源と該受光センサとの位置関係が一定になるように、該棒材又は該光学手段を操作し、
該光源からの該光の該周表面での該反射した光を該受光センサで受光し、
該周表面欠陥検出手段が、該受光した光のレベルから該周表面の該欠陥の有無を検査することを特徴とする周表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記光源から照射される光がライン状で、該ライン状の光が、前記棒材の軸方向にラインが伸びた状態で、前記周表面に照射され、
前記受光センサが、該ライン状の光が該周表面での前記反射した光を受光可能であることを特徴とする請求項１記載の周表面欠陥検査装置。
【請求項３】
前記光源の光軸と、前記棒材の軸断面視で前記検査したい該棒材の扁芯凹凸をなす前記周表面の位置の接線とのなす角度が、５度〜１５度であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の周表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記周表面追従手段が、前記光学手段の前記棒材の軸までの距離と、該光学手段の該棒材の軸とのなす角度を可変することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の周表面欠陥検査装置。
【請求項５】
前記周表面追従手段が、前記棒材の扁芯凹凸の周表面に追従しながら、該棒材又は前記光学手段を操作することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の周表面欠陥検査装置。
【請求項６】
前記周表面追従手段が、予めティーチングされた情報に基づき、該棒材又は前記光学手段を操作することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の周表面欠陥検査装置。
【請求項７】
前記棒材の扁芯凹凸が、カム形状であり、該カム形状の部分の前記周表面を検査することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の周表面欠陥検査装置。
【請求項８】
扁芯凹凸を有する棒材の周表面の傷や汚れによる欠陥を検査する周表面欠陥検査方法において、
該棒材の軸に略垂直な方向から該周表面に光を照射する光源と該棒材の軸断面視で該周表面で反射した該光を受光する受光センサとを有する光学手段と、該棒材との位置関係を可変させる周表面追従手段を用いて、検査したい該棒材の該周表面の位置に対して、該光源と該受光センサとの位置関係が一定になるように、該棒材又は該光学手段を操作し、
該光源からの該光の該周表面での該反射した光を該受光センサで受光し、該受光した光のレベルから該周表面の該欠陥の有無を検査することを特徴とする周表面欠陥検査方法。
【請求項９】
前記光源から照射される光がライン状で、該ライン状の光が、前記棒材の軸方向にラインが伸びた状態で、前記周表面に照射され、
前記受光センサが、該ライン状の光が該周表面で反射した前記光を受光可能であることを特徴とする請求項８記載の周表面欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記光源の光軸と、前記棒材の軸断面視で前記検査したい該棒材の扁芯凹凸をなす前記周表面の位置の接線とのなす角度が、５度〜１５度であることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の周表面欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記周表面追従手段が、前記光学手段の前記棒材の軸までの距離と、該光学手段の該棒材の軸とのなす角度を可変することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかに記載の周表面欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記周表面追従手段が、前記棒材の扁芯凹凸の周表面に追従しながら、該棒材又は前記光学手段を操作することを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の周表面欠陥検査方法。
【請求項１３】
前記周表面追従手段が、予めティーチングされた情報に基づき、該棒材又は前記光学手段を操作することを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の周表面欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記棒材の扁芯凹凸が、カム形状であり、該カム形状の部分の前記周表面を検査することを特徴とする請求項８〜請求項１３のいずれかに記載の周表面欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁芯凹凸を有する棒材の周表面の傷や汚れによる欠陥を検査する周表面欠陥検査装置及び周表面欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンのカムシャフトのような扁芯凹凸（カム等）を有する棒材のカム部分の周表面の傷や汚れの検査は、目視で行われてきた。他方、丸棒の外周面の疵や汚れの検査としては、例えば、特許文献１の装置で行う例がある。
【０００３】
特許文献１の丸棒検査装置は、丸棒の軸に略垂直に外周面に光を照射する光源と、丸棒の軸方向に略垂直な断面視で、丸棒の軸における光源の入射方向とのなす角度が１３０度〜１７０度になるように設けられた受光センサとを備え、丸棒の軸中心方向に向かって丸棒の太さ方向の略全体に対して照射された光源から光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光の光量の減少から疵や汚れを検出することを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３２２３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の目視による検査では、主観的な検査であって正確に検査することが困難であり、また、カム等の扁芯凹凸の周表面を従来の検査装置で検査することは困難であった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、カム等の扁芯凹凸の周表面の欠陥を、客観的に正確に検査することができる周表面欠陥検査装置及び周表面欠陥検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の周表面欠陥検査装置は、棒材の軸に略垂直な方向から周表面に光を照射する光源と、棒材の軸断面視で周表面で反射した光を受光する受光センサとを有する光学手段と、棒材と光学手段との位置関係を可変させる周表面追従手段と、受光センサが受光量に基づいて欠陥を検出する周表面欠陥検出手段とを備え、周表面追従手段が、検査したい棒材の周表面の位置に対して、光源と受光センサとの位置関係が一定になるように、棒材又は光学手段を操作し、光源からの光の周表面での反射した光を受光センサで受光し、周表面欠陥検出手段が、受光した光のレベルから周表面の欠陥の有無を検査することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の周表面欠陥検査装置は、光源から照射される光がライン状で、ライン状の光が、棒材の軸方向にラインが伸びた状態で、周表面に照射され、受光センサが、ライン状の光が周表面で反射した光を受光可能であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の周表面欠陥検査装置は、光源の光軸と、棒材の軸断面視で検査したい棒材の扁芯凹凸をなす周表面の位置の接線とのなす角度が、５度〜１５度であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の周表面欠陥検査装置は、周表面追従手段が、光学手段の棒材の軸までの距離と、光学手段の棒材の軸とのなす角度を可変することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の周表面欠陥検査装置は、周表面追従手段が、棒材の扁芯凹凸の周表面に追従しながら、棒材又は光学手段を操作することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の周表面欠陥検査装置は、周表面追従手段が、予めティーチングされた情報に基づき、棒材又は光学手段を操作することを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の周表面欠陥検査装置は、棒材の扁芯凹凸が、カム形状であり、カム形状の部分の周表面を検査することを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の周表面欠陥検査方法は、棒材の軸に略垂直な方向から周表面に光を照射する光源と棒材の軸断面視で周表面で反射した光を受光する受光センサとを有する光学手段と、棒材との位置関係を可変させる周表面追従手段を用いて、検査したい棒材の周表面の位置に対して、光源と受光センサとの位置関係が一定になるように、棒材又は光学手段を操作し、光源からの光の周表面での反射した光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから周表面の欠陥の有無を検査することを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の周表面欠陥検査方法は、光源から照射される光がライン状で、ライン状の光が、棒材の軸方向にラインが伸びた状態で、周表面に照射され、受光センサが、ライン状の光が周表面で反射した光を受光可能であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の周表面欠陥検査方法は、光源の光軸と、棒材の軸断面視で検査したい棒材の扁芯凹凸をなす周表面の位置の接線とのなす角度が、５度〜１５度であることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１記載の周表面欠陥検査方法は、周表面追従手段が、光学手段の棒材の軸までの距離と、光学手段の棒材の軸とのなす角度を可変することを特徴とする。
【００１８】
請求項１２記載の周表面欠陥検査方法は、周表面追従手段が、前記棒材の扁芯凹凸の周表面に追従しながら、棒材又は光学手段を操作することを特徴とする。
【００１９】
請求項１３記載の周表面欠陥検査方法は、周表面追従手段が、予めティーチングされた情報に基づき、棒材又は光学手段を操作することを特徴とする。
【００２０】
請求項１４記載の周表面欠陥検査方法は、棒材の扁芯凹凸が、カム形状であり、カム形状の部分の周表面を検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本願の発明によれば、周表面追従手段が、検査したい棒材の周表面の位置に対して、光源と受光センサとの位置関係が一定になるように、棒材又は光学手段を操作し、光源からの光の周表面での反射光を受光センサで受光し、周表面欠陥検出手段が、受光した光のレベルから周表面を検査することで、カム等の扁芯凹凸の周表面の欠陥を、客観的に正確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る周表面欠陥検査装置の動作の一例を示す説明図である。
【図２】同周表面欠陥検査装置で検査する棒材一例を示す説明図である。
【図３】同周表面欠陥検査装置の動作を示す説明図である。
【図４】同周表面欠陥検査装置の動作を示す説明図である。
【図５】同周表面欠陥検査装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係る周表面欠陥検査装置の動作の一例を示す説明図である。図２は、同周表面欠陥検査装置で検査する棒材一例を示す説明図である。図３〜図５は、同周表面欠陥検査装置の動作を示す説明図である。
【００２４】
本発明に係る周表面欠陥検査装置は、扁芯凹凸を有する棒材の周表面の傷や汚れによる欠陥を検査するものである。ここで、検査対象は、棒材であり、特に、例えば、自動車のエンジンのカムシャフト１００のような、棒状のシャフト１１０に扁芯凹凸を形成するカム１２０，１３０，１４０，１５０を有するものである。尚、以降の説明では、扁芯凹凸の例としてカム１２０を用いて説明するが、例えば、星形であったり、他の形状であってもよい。
【００２５】
そして、周表面欠陥検査装置は、具体的には、以降で説明するように、例えば、カム１２０のカム周表面１２０ａや、カム１３０のカム周表面１３０ａや、カム１４０のカム周表面１４０ａや、カム１５０のカム周表面１５０ａの欠陥Ｎ，Ｎ１，Ｎ２の有無を検査する。
【００２６】
光学手段は、棒材（カムシャフト１００）の軸（シャフト１１０の軸芯）に略垂直な方向から周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）に光Ｈを照射する光源１２と、棒材（カムシャフト１００）の軸（シャフト１１０の軸芯）断面視で周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）で反射した光（反射光Ｋ）を受光する受光センサ１４とを有する。
【００２７】
光源１２から照射される光Ｈは、レーザ光やＬＥＤの光等があり、特に平行光である必要はない。受光センサ１４は、反射光Ｋを受光し、そのレベルを計測できるものであればよく、フォトダイオード等がある。
【００２８】
また、光源１２から照射される光Ｈは、スポット状でも構わないが、周表面が、所定の幅を有するカム１２０，１３０，１４０，１５０の周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）のような場合には、光源１２から照射される光Ｈを、ライン状で、ライン状の光が、棒材（カムシャフト１００）の軸（シャフト１１０の軸芯）方向にラインが伸びた状態に照射されるようにすることが好ましい。そして、周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）に照射される光Ｈがライン状の場合、受光センサ１４は、例えばラインセンサやセンサ素子を複数並べて、周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）で反射されたライン状（実際には、後述するように幅を持った状態）の反射光Ｋを受光可能にする。
【００２９】
周表面追従手段１０は、棒材（カムシャフト１００）と光学手段（光源１２と受光センサ１４）との位置関係を可変させるもので、検査したい棒材（カムシャフト１００）の周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の位置（検査位置Ａ，Ｂ，Ｃ）に対して、光源１２と受光センサ１４との位置関係が一定になるようにするものである。周表面追従手段１０は、具体的には、例えば、図３〜図５に示すように、光学手段である光源１２と受光センサ１４とが、予め、所定の位置関係で固定されており、周表面追従手段１０を全体として操作する構成にすることが可能である。尚、周表面追従手段１０は、本実施の形態では、光学手段を動かす構成になっているが、光学手段ではなく、棒材の側を動かすものであってもよい。
【００３０】
尚、周表面追従手段１０は、光学手段の棒材（カムシャフト１００）の軸（シャフト１１０の軸芯）までの距離と、光学手段の棒材（カムシャフト１００）の軸（シャフト１１０の軸芯）とのなす角度を可変できる構成にすればよい。
【００３１】
図示しない表面欠陥検出手段は、受光センサ１４の値から、棒材（カムシャフト１００）の扁芯凹凸（カム１２０，１３０，１４０，１５０）をなす周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の位置（検査位置Ａ，Ｂ，Ｃ）に疵や汚れによる欠陥Ｎ，Ｎ１，Ｎ２がないかどうかの判断を行う。表面欠陥検出手段は、パーソナルコンピュータのような電子計算機でもよく、また、ロジック回路で構成されたデジタル処理手段でもよく、その形態により制限されるものではない。
【００３２】
上述の構成の下、光源１２の光軸と、棒材（カムシャフト１００）の軸断面視で検査したい棒材（カムシャフト１００）の扁芯凹凸（カム１２０，１３０，１４０，１５０）をなす周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の位置（検査位置Ａ，Ｂ，Ｃ）の接線とのなす角度ａが、５度〜１５度であるようにする。受光センサ１４は、この光源１２の光軸の角度に応じて、周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の位置（検査位置Ａ，Ｂ，Ｃ）で反射した反射光Ｋを受光できる位置と角度に設置することで、光源１２と受光センサ１４との位置関係が一定になるようにする。
【００３３】
尚、周表面追従手段１０が、上述のように、棒材（カムシャフト１００）の扁芯凹凸（カム１２０，１３０，１４０，１５０）の周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）に、光源１２の光Ｈを適切な角度に照射し、また、反射光Ｋを適切に受光センサ１４で受光できるようにする方法として、例えば、周表面追従手段１０が、棒材（カムシャフト１００）の扁芯凹凸（カム１２０，１３０，１４０，１５０）の周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）に追従しながら、棒材（カムシャフト１００）又は光学手段（光源１２と受光センサ１４）を操作する方法がある。より具体的には、周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）に、周表面追従手段１０が何らかの手段を介して機械的に接触させ、周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の周表面の凹凸に追従して、棒材（カムシャフト１００）又は光学手段（光源１２と受光センサ１４）が動作するようにする。
【００３４】
また、他の方法としては、予め周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の形状の情報をティーチングさせ、周表面追従手段１０が、予めティーチングされた情報に基づき、棒材（カムシャフト１００）又は光学手段（光源１２と受光センサ１４）が動作するように操作する方法であってもよい。
【００３５】
次に、実際の欠陥の検査方法を、カム１２０のカム周表面１２０ａを検査する場合で説明する。基本的な検査の方法は、図１に示すように、シャフト１１０の軸に略垂直な方向からカム周表面１２０ａに、光源１２から光Ｈを照射し、表面欠陥検出手段が、検査位置Ａ，Ｂ，Ｃでの反射光Ｋのレベルにより、傷や汚れといった欠陥Ｎ，Ｎ１，Ｎ２を見つけ出す。実際には、反射光Ｋを受光センサ１４で受光し、欠陥Ｎ，Ｎ１，Ｎ２があると、その欠陥Ｎ，Ｎ１，Ｎ２の部分の光量が低下するので、欠陥Ｎ，Ｎ１，Ｎ２を検出できる。図１の例では、受光センサ１４の代わりに、スクリーン２０を置いて、そのスクリーン２０に投影される反射光Ｋを示している。スクリーン２０に投影された反射光Ｋを見ると、欠陥があると欠陥Ｎの部分が暗く投影される。すなわち、この反射光Ｋを受光センサ１４で受光すると、欠陥Ｎの部分の受光量が下がり、その部分が欠陥Ｎだとして検出できることになる。この欠陥Ｎの部分の受光量が下がるのは、欠陥Ｎ部分に乱反射が生じるためである。
【００３６】
実際の欠陥の検査においては、カム１２０のカム周表面１２０ａの全域の欠陥の有無を検査する必要があるため、カムシャフト１００のシャフト１１０を回転軸に回転させるか、光学手段を回動させて検査する必要がある。図３〜図５は、カム１２０のカム周表面１２０ａのそれぞれ異なる位置の検査位置Ａ〜Ｃでの検査の様子を示している。例えば、図３に示すように、カム周表面１２０ａの検査位置Ａの検査を行う場合、光学手段と検査位置Ａとを、図３（ａ）に示す関係に位置させ、検査位置Ａに光Ｈを照射し、反射光Ｋの受光量から、欠陥の有無を検査する。
【００３７】
検査位置Ａと同様に、図４に示すように、カム周表面１２０ａの検査位置Ｂの検査を行う場合、光学手段と検査位置Ｂとを、図４（ａ）に示す関係に位置させ、検査位置Ｂに光Ｈを照射し、反射光Ｋの受光量から、欠陥の有無を検査する。また、検査位置Ａや検査位置Ｂと同様に、図５に示すように、カム周表面１２０ａの検査位置Ｃの検査を行う場合、光学手段と検査位置Ｃとを、図５（ａ）に示す関係に位置させ、検査位置Ｃに光Ｈを照射し、反射光Ｋの受光量から、欠陥の有無を検査する。
【００３８】
以上のような構成と検査方法によれば、周表面追従手段１０が、検査したい棒材（カムシャフト１００）の周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の位置（検査位置Ａ，Ｂ，Ｃ）に対して、光源１２と受光センサ１４との位置関係が一定になるように、棒材（カムシャフト１００）又は光学手段（光源１２と受光センサ１４）を操作し、光源１２からの光Ｈの周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）での反射光Ｋを受光センサ１４で受光し、受光した光のレベルから周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）を検査することで、カム１２０，１３０，１４０，１５０等の扁芯凹凸の周表面（カム周表面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，１５０ａ）の欠陥Ｎ，Ｎ１，Ｎ２を、客観的に正確に検査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、カム等の扁芯凹凸の周表面の欠陥を、客観的に正確に検査することができる周表面欠陥検査装置及び周表面欠陥検査方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・・・周表面追従手段
１２・・・・・光源
１４・・・・・受光センサ
２０・・・・・スクリーン
１００・・・・カムシャフト
１１０・・・・シャフト
１２０・・・・カム
１２０ａ・・・カム周表面
１３０・・・・カム
１３０ａ・・・カム周表面
１４０・・・・カム
１４０ａ・・・カム周表面
１５０・・・・カム
１５０ａ・・・カム周表面
Ｈ・・・・・・光
Ｋ・・・・・・反射光
Ｎ・・・・・・欠陥
Ｎ１・・・・・欠陥
Ｎ２・・・・・欠陥
Ａ・・・・・・検査位置
Ｂ・・・・・・検査位置
Ｃ・・・・・・検査位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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