CN108779981A - 曲轴形状检查装置、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

在由支承装置(10)支承的曲轴(S)的周围，配置第1形状测量装置(31)～第4形状测量装置(34)；能够使曲轴(S)和第1形状测量装置(31)～第4形状测量装置(34)在曲轴(S)的轴向(X方向)上相对移动。第1形状测量装置(31)及第3形状测量装置(33)以朝向X方向一方的方式配置，取得曲轴S的部分形状信息(包括配重(S2)的X方向另一方的侧面)，此外，第2形状测量装置(32)及第4形状测量装置(34)以朝向X方向另一方的方式配置，取得曲轴S的部分形状信息(包括配重(S2)的X方向一方的侧面)。由此，能够在短时间内高精度地检查曲轴(S)的形状。

Description

曲轴形状检查装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及曲轴形状检查装置、系统及方法。
背景技术
关于曲轴，通过将加热后的坯材利用上下模进行加压而模锻从而成型出包含毛刺的锻造品之后，将毛刺除去，并实施喷丸处理来制造。对于通过这些制造工序制造出的曲轴，在组装到汽车的发动机等时实施切削以便适当地组装。
图1是示意地表示曲轴的一例(直列四缸发动机用曲轴)的图，是从曲轴S的旋转中心轴L的方向观察的主视图、及从与旋转中心轴L正交的方向观察的侧视图。
曲轴S具备：用来安装设置到绕旋转中心轴L的规定角度的位置处的连接杆(未图示)的多个销S1、用来取旋转平衡的多个配重S2和多个轴颈S3。销S1的形状是以与曲轴S的旋转中心轴L分离的位置为中心的圆柱形状。轴颈S3的形状是以曲轴S的旋转中心轴L为中心的圆柱形状。配重S2的截面形状是左右对称的复杂的形状。
如上述那样，曲轴由于形状复杂，所以在锻造时，有时因坯材尺寸的变动、坯材温度的不匀、锻造作业的变动等而发生坯材没有被填充到模的端部的被称作缺肉的缺陷、遍及曲轴的全长的弯曲或扭曲、配重的倒下。此外，也有当操作曲轴时与输送设备等接触而发生凹痕的情况。在曲轴的制造工序中，为了检测喷丸处理后的曲轴的缺肉、弯曲、扭曲及凹痕，在实施切削之前，将曲轴的实际形状与基准形状比较而进行检查，判定合格与否。
作为曲轴的合格与否判定的基准，可以列出以下：
(a)曲轴的弯曲、扭曲及配重的位置处于规定的容许范围内；
(b)没有无法确保充分的切削余量的深度的缺肉及凹痕。
如上述(a)那样，曲轴的弯曲、扭曲及配重的位置处于规定的容许范围内为合格与否判定基准之一的理由是因为，如果曲轴的弯曲大或扭曲大，销的设置角度或配重的位置从规定的角度或位置较大地偏离，则在后工序中不论实施怎样的加工，都难以达成作为最终产品的尺寸精度及重量平衡。
此外，如上述(b)那样，没有无法确保充分的切削余量的深度的局部缺肉及凹痕为合格与否判定基准之一的理由是因为，如果切削余量过小，则在后工序中实施切削的余地少，难以达成作为最终产品的尺寸精度及重量平衡。
以往的检查曲轴的方法，是将形成为与销及配重的基准形状相吻合的各板规分别贴在曲轴的要检查的销及配重上，将各板规与销及配重的间隙用标尺测量，如果该间隙的尺寸(形状误差)在容许范围内，则将该曲轴判定为合格。该方法由于使用形成为与销及配重的基准形状相吻合的板规，并通过操作者的手工作业来进行，所以不仅在检查精度上发生个人差异，而且有在检查中需要大量的时间的问题。因此，为了自动地进行正确的检查，提出了各种各样的曲轴的检查方法(例如参照专利文献1～专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6－265334号公报
专利文献2：日本特开平10－62144号公报
专利文献3：日本特开2010－31987号公报
专利文献4：日本特开2007－212357号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中，提出了如下方法：一边将曲轴的两端用夹具固定并使其绕旋转中心轴旋转，一边使用沿旋转中心轴的正交方向投射激光的光学式的头来测量到曲轴表面的距离，由此计算曲轴的销及配重的角度位置。
在专利文献2中，提出了如下方法：用二维激光距离计测量到曲轴的配重的距离，通过与基准形状比较，来检测配重的缺肉。
可以通过专利文献1中记载的方法检测曲轴的扭曲，通过专利文献2中记载的方法检测缺肉。但是，在专利文献1、2的方法中，由于配重的垂直面、即相对于曲轴S的旋转中心轴L大致垂直地竖立的面上不被投射激光，所以不能高精度地测量该面的形状，配重位置的检查需要人工的作业。此外，由于需要使曲轴旋转，或者使用一维激光距离计(专利文献1)或二维激光距离计(专利文献2)，所以要在曲轴的全长上测量距离则需要大量的时间。因而，在曲轴的制造工序中，难以进行遍及曲轴的全长的检查，需要抽样检查或限定于曲轴的需要最低限检查的部位来进行检查。
在专利文献3中，提出了通过激光位移计等形状测量机测量坯材曲轴的形状并决定曲轴的中心孔的位置的方法。
在专利文献3中记载的方法中，虽然测量配重的二维形状(外周轮廓位置及侧面轴向位置)，但不能高精度地测量配重的垂直面的形状。
在专利文献4中，提出了如下方法：通过三维形状测量装置测量曲轴整体的表面形状，另一方面，根据利用补偿用三维模型对不可测量的部分进行补偿而得到的判定用三维模型是否满足规定的基准，来检查曲轴。
在专利文献4中记载的方法中，当判定是否满足规定的基准时，例如基本上考虑使由三维形状测量装置得到的三维点群数据(判定用三维模型)与根据基于曲轴的设计规格的CAD数据等生成的曲轴的表面形状模型匹配，来评价其偏差量。但是，关于该偏差量是起因于缺肉等的局部性的缺陷而发生的、还是起因于遍及曲轴的全长的弯曲等而发生的，难以将两者高精度地区别。
所以，本发明的目的是能够在短时间内高精度地检查曲轴的形状。
用来解决课题的手段
用来解决上述课题的本发明的一技术方案如下。
(1)一种曲轴形状检查装置，具备：支承装置，支承具有多个轴颈、多个销以及配置在上述轴颈及上述销之间的多个配重的曲轴；以及4个以上的形状测量装置，具有将光投射的投射部和接受上述投射部投射的光的受光部，配置在由上述支承装置支承的上述曲轴的周围，取得表示上述曲轴的部分形状的部分形状信息；能够使由上述支承装置支承的上述曲轴和上述4个以上的形状测量装置在上述曲轴的轴向上相对移动；上述4个以上的形状测量装置被分为：第1组形状测量装置，在上述曲轴的轴向上，取得包括上述配重的侧面的一方的上述部分形状信息；以及第2组形状测量装置，在上述曲轴的轴向上，取得包括上述配重的侧面的另一方的上述部分形状信息；在上述曲轴的周向上，在上述第1组形状测量装置各自之间配置上述第2组形状测量装置。
(2)如(1)所述的曲轴形状检查装置，上述4个以上的形状测量装置在上述曲轴的周向上以均等的间隔配置。
(3)如(1)或(2)所述的曲轴形状检查装置，上述投射部及上述受光部在上述曲轴的轴向上排列配置；满足β<α+β<arctan(a/b)；这里，α是在测量上述轴颈的形状时从上述投射部投射的投射光的光路与向上述受光部入射的入射光的光路之间的角度；β是上述投射部的上述光路及上述受光部的上述光路中的与正交于上述曲轴的轴向的方向较近的光路相对于与上述曲轴的轴向正交的方向的倾斜角度；a是上述轴颈的长度；b是上述配重的端部与上述轴颈之间的长度。
(4)如(1)～(3)中任一项所述的曲轴形状检查装置，在上述曲轴的轴向延长线上配置具有规定的形状的对位靶标。
(5)一种曲轴形状检查系统，具备：(1)～(4)中任一项所述的曲轴形状检查装置；以及曲轴形状信息生成单元，将由上述曲轴形状检查装置取得的上述部分形状信息结合，生成表示上述曲轴的三维形状的曲轴形状信息。
(6)如(5)所述的曲轴形状检查系统，具备运算单元，该运算基于上述曲轴形状信息和预先准备的配重的基准数据，运算关于上述配重的数据。
(7)如(6)所述的曲轴形状检查系统，具备存储基准坐标信息的存储单元，该基准坐标信息表示作为上述多个配重的基准位置的坐标；上述运算单元使用由上述存储单元存储的上述基准坐标，推测上述曲轴形状信息中的上述多个配重各自的位置，基于上述配重的基准数据运算表示上述多个配重的位置偏差的位置偏差数据。
(8)如(5)所述的曲轴形状检查系统，具备：存储单元，存储表示作为上述多个轴颈及上述多个销的基准位置的坐标的基准坐标信息；位置推测单元，使用由上述存储单元存储的上述基准坐标，推测上述曲轴形状信息中的上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置；弯曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个轴颈的位置，运算表示上述曲轴的相对于旋转中心轴的方向的弯曲的上述弯曲数据；以及扭曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个销的位置，运算表示上述曲轴的扭曲的上述扭曲数据。
(9)如(8)所述的曲轴形状检查系统，上述位置推测单元具有：拟合单元，对于被推测出上述位置的多个轴颈及多个销的三维信息，分别拟合具有对应的长度及直径的圆柱形状；中心位置运算单元，运算上述圆柱形状的中心位置；以及位置决定单元，将上述圆柱形状的中心位置决定为上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置。
(10)如(5)～(9)中任一项所述的曲轴形状检查系统，上述曲轴形状信息生成单元取得刚体变换参数，该刚体变换参数包含将上述部分形状移动的位置修正参数、以及将上述部分形状旋转以对上述曲轴的部分形状的倾斜进行修正的倾斜修正参数；上述曲轴形状信息生成单元在根据上述刚体变换参数对上述部分形状信息的位置及倾斜进行修正之后，将上述部分形状信息结合而生成上述曲轴形状信息。
(11)如(10)所述的曲轴形状检查系统，通过由上述多个形状测量装置测量具有真实形状数据的基准试样，并将测量出的基准试样的部分形状信息叠合到真实形状数据的坐标，来求出上述位置修正参数及上述倾斜修正参数。
(12)一种曲轴形状检查系统，具有：支承装置，支承具有多个轴颈、多个销以及配置在上述轴颈及上述销之间的多个配重的曲轴；4个以上的形状测量装置，配置在由上述支承装置支承的上述曲轴的周围，能够相对于上述曲轴在上述曲轴的轴向上相对移动，分别取得表示上述曲轴的部分形状的部分形状信息；存储单元，存储基准坐标信息，该基准坐标信息表示作为上述多个轴颈及上述多个销的基准位置的坐标；曲轴形状信息生成单元，将上述部分形状信息结合，生成表示上述曲轴的三维形状的曲轴形状信息；位置推测单元，使用由上述存储单元存储的上述基准坐标，推测上述曲轴形状信息中的上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置；弯曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个轴颈的位置，运算表示上述曲轴的相对于旋转中心轴的方向的弯曲的上述弯曲数据；以及扭曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个销的位置，运算表示上述曲轴的扭曲的上述扭曲数据。
(13)一种曲轴形状检查方法，使配置在曲轴的周围的4个以上的形状测量装置相对于上述曲轴在上述曲轴的轴向上相对移动，取得表示上述曲轴的部分形状的部分形状信息，上述曲轴具有多个轴颈、多个销以及配置在上述轴颈及上述销之间的多个配重；将上述部分形状信息结合，生成表示上述曲轴的三维形状的曲轴形状信息；使用表示作为上述多个轴颈及上述多个销的基准位置的坐标的基准坐标信息，推测上述曲轴的形状信息中的上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置；根据推测出的上述多个轴颈的位置，运算表示上述曲轴的相对于旋转中心轴的方向的弯曲的上述弯曲数据；根据推测出的上述多个销的位置，运算表示上述曲轴的扭曲的上述扭曲数据。
发明效果
根据本发明的技术方案，能够在短时间内高精度地检查曲轴的形状。
附图说明
图1是示意地表示曲轴的一例的图。
图2是示意地表示有关实施方式的曲轴形状检查装置的正面透视图。
图3A是示意地表示曲轴形状检查装置的侧视图。
图3B是示意地表示曲轴形状检查装置的侧视图。
图4是表示第1形状测量装置与曲轴的位置关系的图。
图5是表示有关实施方式的运算装置的结构例的框图。
图6是用来说明曲轴形状检查的事前准备的流程图。
图7是运算装置运算弯曲数据、扭曲数据及配重的位置偏差数据的运算处理的流程图。
图8A是表示第1形状测量装置取得的部分形状信息的一例的图。
图8B是表示第2形状测量装置取得的部分形状信息的一例的图。
图8C是表示第3形状测量装置取得的部分形状信息的一例的图。
图8D是表示第4形状测量装置取得的部分形状信息的一例的图。
图9A是表示将图8A～图8D所示的部分形状叠合的状态的图。
图9B是表示将图9A所示的叠合的部分形状结合的状态的图。
图10是用来说明图7所示的S103的处理的图。
图11是用来说明图7所示的S104的处理的流程图。
图12A是表示在图11所示的S201的处理中提取出了拟合区域的曲轴的三维数据的一例的图。
图12B是表示在图11所示的S202的处理中拟合了圆柱形状的曲轴的三维数据的一例的图。
图13是用来说明图7所示的S107的处理的流程图。
图14是表示在图13所示的S301的处理中提取了叠合区域的曲轴的三维数据的一例的图。
图15A是表示由比较例的曲轴形状检查装置取得曲轴的部分形状信息的例子的图。
图15B是表示由有关实施方式的曲轴形状检查装置取得曲轴的部分形状信息的例子的图。
图16A是表示由比较例的曲轴形状检查装置取得曲轴的部分形状信息的例子的图。
图16B是表示由有关实施方式的曲轴形状检查装置取得曲轴的部分形状信息的例子的图。
图17A是表示由比较例的曲轴形状检查装置取得曲轴的部分形状信息的例子的图。
图17B是表示由有关实施方式的曲轴形状检查装置取得曲轴的部分形状信息的例子的图。
图18A是表示由图16A所示的曲轴形状检查装置生成的曲轴的三维形状的图。
图18B是表示由有关实施方式的曲轴形状检查装置生成的曲轴S的三维形状的图。
图19是表示倾斜角β是零时的第1形状测量装置与曲轴的位置关系的图。
图20是表示对位靶标的例子的图。
图21是表示与在实施例中生成的曲轴形状信息对应的曲轴的三维形状与用三维测量机测量同一个曲轴而得到的实测值的差的图。
图22是表示图21所示的差的表。
图23是表示在实施例中运算出的弯曲数据及扭曲数据的图。
图24是表示实施例的曲轴的测量部位的图。
图25是表示在实施例中运算出的配重的位置偏差量的图。
图26A是表示在实施例中使用对位靶标时的配重的位置偏差量的图。
图26B是表示在实施例中不使用对位靶标时的配重的位置偏差量的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用来实施本发明的形态。
(有关实施方式的曲轴形状检查系统的结构及功能)
有关本发明的实施方式的曲轴形状检查系统具备曲轴形状检查装置1和运算装置50。
图2及图3A、图3B主要示意地表示曲轴形状检查装置1的概略结构。图2是从曲轴S的旋转轴L的方向观察的曲轴形状检查装置1的正面透视图。此外，图3A是从图2所示的箭头A的方向观察的曲轴形状检查装置1的侧视图，图3B是从图2所示的箭头B的方向观察的曲轴形状检查装置1的侧视图。如图2及图3A、图3B所示，设曲轴形状检查装置1的长度方向为X方向，设曲轴形状检查装置1的宽度方向为Y方向，设曲轴形状检查装置1的高度方向为Z方向。
曲轴形状检查装置1具备支承装置10、第1移动装置21～第4移动装置24、第1形状测量装置31～第4形状测量装置34、箱体40和对位靶标90。
支承装置10具备在X方向上延伸的基部11、从基部11的一端在Z方向上延伸的第1支承部12、和从基部11的另一端在Z方向上延伸的第2支承部13。第1支承部12支承曲轴S的一端，第2支承部13支承曲轴S的另一端。通过用第1支承部12及第2支承部13支承曲轴S的两端，支承装置10将曲轴S以规定的姿势支承于轴向位置，并且使轴芯处于规定的位置。在一例中，将V字型的支承部配置在曲轴的两端轴部，将各个V字支承部的高度匹配于曲轴两端的轴径进行调整，并在其之上配置曲轴，由此支承装置10将曲轴S以规定的姿势支承于规定的位置。如果曲轴S被支承，则支承装置10将表示曲轴S被支承的支承信号向第1移动装置21～第4移动装置24及运算装置50输出。
如图3A、图3B所示，对位靶标90配置在第1支承部12的旁边。在图20中表示对位靶标90的一例。对位靶标90在形状测量装置31～34的各自的视野内具有预先知道了正确的位置及形状的对位用的特殊的倾斜面91，通过与曲轴S匹配而测量，提高旋转轴方向的位置测量精度。另外，在图3以外的图(图2等)中，省略对位靶标90的图示。
第1移动装置21～第4移动装置24在由支承装置10支承的曲轴S的周围在其周向上相位各错开90度而配置，分别搭载第1形状测量装置31～第4形状测量装置34。
第1移动装置21～第4移动装置24分别使第1形状测量装置31～第4形状测量装置34在与曲轴S的旋转中心轴L平行的方向上移动。以下，将曲轴S的旋转中心轴L的延伸方向及与其平行的方向称作“曲轴S的轴向”。各移动装置21～24在一例中是一轴台，优选的是将移动速度设为100mm/秒～200mm/秒，能够以0.1mm以下的分辨率进行定位或掌握位置。
第1移动装置21～第4移动装置24如果被输入支承信号，则移动到测量开始位置，从那里沿曲轴S的轴向移动。在图3A及图3B中，粗箭头表示形状测量时的移动方向。在一例中，测量开始位置是第1支承部12的旁边的对位靶标90的位置。
搭载在第1移动装置21～第4移动装置24中的第1形状测量装置31～第4形状测量装置34也在由支承装置10支承的曲轴S的周围在其周向上相位各错开90度而配置。即，第1移动装置21～第4移动装置24在曲轴S的周向上以大致均等的间隔配置。
第1形状测量装置31～第4形状测量装置34在一例中是直线图案投射方式的三维形状测量装置。各形状测量装置31～34具备利用狭缝激光器向测量对象投射呈现直线图案的投射光的投射部、和作为摄像机的受光部，这些投射部和受光部在曲轴S的轴向上排列配置。具体而言，第1形状测量装置31具备投射部311及受光部312，第2形状测量装置32具备投射部321及受光部322，第3形状测量装置33具备投射部331及受光部332，第4形状测量装置34具备投射部341及受光部342。在图2及图3A、图3B中，将从各形状测量装置31～34向曲轴S投射的投射光的光路(光轴)用单点划线表示，将由曲轴S反射而向各形状测量装置31～34入射的入射光的光路(光轴)用双点划线表示。各形状测量装置31～34从投射部向测量对象投射呈现直线图案的投射光，受光部接受来自被投射了直线图案的测量对象的反射光，拍摄被投射了直线图案的测量对象。各形状测量装置31～34将所拍摄的测量对象的直线图案的变形作为数据向运算装置50发送，能够使用三角测量的原理对测量对象的表面形状进行测量。各形状测量装置31～34在一例中是基恩士(Keyence)公司制LJ－V7300。当到曲轴S的距离为400mm时，各形状测量装置31～34的Y方向的测量视野是180mm。各形状测量装置31～34的测量周期是200Hz～500Hz，X方向的测量分辨率是0.3mm，Z方向的测量分辨率是0.02mm。当测量周期为200Hz、移动速度为100mm/秒时，各形状测量装置31～34取得X方向的分辨率是0.5mm、Y方向的分辨率是0.3mm、Z方向的分辨率是0.02mm的三维形状数据。同样，当测量周期为500Hz、移动速度为200mm/秒时，X方向的分辨率为0.4mm。
第1形状测量装置31～第4形状测量装置34使用相同机种，以在相邻的形状测量装置之间曲轴S的轴向上的投射部与受光部的位置关系相反的方式配置。例如如果着眼于第1形状测量装置31，则相对于与其相邻的第2形状测量装置32及第4形状测量装置34，曲轴S的轴向上的投射部与受光部的位置关系成为相反。具体而言，第1形状测量装置31朝向X正方向以投射部311、受光部312的顺序排列。第2形状测量装置32朝向X正方向以受光部322、投射部321的顺序排列。第3形状测量装置33朝向X正方向以投射部331、受光部332的顺序排列。第4形状测量装置34朝向X正方向以受光部342、投射部341的顺序排列。
这里，第1形状测量装置31及第3形状测量装置33以投射部及受光部稍稍朝向X负方向的方式，相对于曲轴S的轴向倾斜而配置。通过像这样使第1形状测量装置31及第3形状测量装置33倾斜，能够取得包括配重S2的朝向X正方向的面(以下，称作X正方向的侧面)的、表示曲轴S的部分形状的部分形状信息。
第1形状测量装置31及第3形状测量装置33在曲轴S的周向上相位错开180度而配置。通过使各形状测量装置31、33拥有能够涵盖曲轴S的周向一半(半周180度)的视野，能够取得曲轴S的周向全域(整周360度)的部分形状信息。
另一方面，第2形状测量装置32及第4形状测量装置34以投射部及受光部稍稍朝向X正方向的方式，相对于曲轴S的轴向倾斜而配置。通过像这样使第2形状测量装置32及第4形状测量装置34倾斜，能够取得包括配重S2的朝向X负方向的面(以下，称作X负方向的侧面)的、表示曲轴S的部分形状的部分形状信息。
第2形状测量装置32及第4形状测量装置34在曲轴S的周向上相位错开180度而配置。通过使各形状测量装置32、34拥有能够涵盖曲轴S的周向一半(半周180度)的视野，能够取得曲轴S的周向全域(整周360度)的部分形状信息。
即，如以上这样，基于由多个(优选的是4个以上的)形状测量装置取得部分形状信息的区域的区别，可以将能够取得上述X正方向的侧面的部分形状信息的形状测量装置设为“第1组”，将能够取得上述X负方向的侧面的部分形状信息的形状测量装置设为“第2组”来区别。
第1组形状测量装置和第2组形状测量装置基本上在曲轴S的周向上交替地配置，但在形状测量装置的总数是奇数的情况下必然在末端处同一组被重复。假设能够容许这样的一些脱离。即，在曲轴的周向上，在上述第1组形状测量装置各自之间，配置上述第2组的形状测量装置。
参照图4，对第1形状测量装置31的倾斜进行说明。另外，关于第2形状测量装置33、第3形状测量装置33及第4形状测量装置34的倾斜也是同样的。
图4是概略地表示第1形状测量装置31和曲轴S的配重S2及轴颈S3的位置关系的图。在图4中，虚线表示曲轴S的旋转中心轴L，单点划线表示来自投射部311的投射光轴311a，双点划线表示向受光部312的受光轴312a。
在第1形状测量装置31中，投射光轴311a及受光轴312a满足以下的关系。
β<α+β<arctan(a/b)
这里，α是当第1形状测量装置31测量曲轴S的轴颈的某一个的形状时从投射部311投射的投射光轴311a与向受光部312入射的受光轴312b之间的角度。此外，β是投射部311的投射光轴311a相对于与曲轴S的轴向(X正负方向)正交的方向的倾斜角度，相当于第1形状测量装置31的倾斜角度。此外，a是轴颈S3的长度，b是与第1形状测量装置1对置的配重S2的端部和与轴颈S3的连结部之间的长度。
通过这样将第1形状测量装置31及第3形状测量装置33分别以倾斜角β倾斜，能够取得配重S2的X正方向的侧面的三维形状。此外，通过将第2形状测量装置32及第4形状测量装置34分别以倾斜角β倾斜，能够取得配重S2的X负方向的侧面的三维形状。在此情况下，如果倾斜角β变大，则轴颈S3被旁边的配重S2挡住，有可能不能取得轴颈S3的三维形状。通常在曲轴S中，轴颈S3的长度a相对于曲轴S的配重S2的端部与轴颈S3之间的长度b的比至少是0.5以上，所以优选的是采用α+β<31.3度的β。
作为比较例，图19是概略地表示倾斜角β为零时的第1形状测量装置31与曲轴S的配重S2及轴颈S3的位置关系的图。另外，为了说明的简单，赋予与图4相同的标号而进行说明。
当倾斜角β为零时，第1形状测量装置31不能取得在图19中用箭头A表示的配重S2的侧面的三维形状。相对于此，当如图4所示那样倾斜角β比零大时，第1形状测量装置31能够取得配重S2的侧面的三维形状。
在本实施方式中，设为使各形状测量装置31～34本身相对于曲轴S的轴向倾斜的例子，但并不一定限定于此。只要来自各形状测量装置31～34的投射部的投射光轴及向受光部的受光轴相对于与曲轴S的轴向正交的方向倾斜、处于朝向曲轴S的轴向上的配重的两侧面的关系就可以。
另外，在本实施方式中，做成了通过第1移动装置21～第4移动装置24使第1形状测量装置31～第4形状测量装置34移动的结构，但并不一定限定于此。例如也可以做成将第1形状测量装置31～第4形状测量装置34固定、使曲轴S在其轴向上移动的结构。即，只要通过设置能够使形状测量装置和曲轴S相对地移动的机构，来能够将形状测量装置相对于曲轴S相对地移动就可以。
此外，以用4个移动装置使4个形状测量装置移动的结构进行了说明，但并不限定于此，也可以是将多个形状测量装置搭载到一个移动装置等，用更少数量的移动装置使多个形状测量装置移动的机构。
此外，在本实施方式中，设为将设置在各形状测量装置31～34中的投射部和受光部在曲轴S的轴向上排列配置的例子，但并不一定限定于此。例如，也可以是将投射部和受光部在与曲轴S的轴向正交的方向上配置的情况。此外，关于曲轴S的轴向上的投射部和受光部的顺序也能够适当设定。
即，只要各形状测量装置能够分别将X正方向的侧面或X负方向的侧面的某个设为部分形状信息的取得对象，并且以通过移动装置的1次移动、作为形状测量装置整体能够取得曲轴S的X正方向的侧面整体和X负方向的侧面整体的部分形状信息的方式配设投射部和受光部，并且从投射部投射的光被受光部适当地接受，则投射部与受光部的位置关系没有被限定。
图5是表示运算装置50的结构例的框图。
运算装置50具备通信部51、存储部52、输入部53、输出部54和处理部60。通信部51、存储部52、输入部53、输出部54及处理部60在一例中经由作为总线的线缆71被相互连接。运算装置50运算表示曲轴S的相对于轴向的弯曲的弯曲数据及表示曲轴S的扭曲的扭曲数据，此外，运算表示配重的位置偏差的位置偏差数据。在一例中，运算装置50是个人计算机。
通信部51具有以太网(注册商标)等的有线的通信接口电路。通信部51经由线缆71而与支承装置10、第1移动装置21～第4移动装置24及第1形状测量装置31～第4形状测量装置34等进行通信。
存储部52具备例如半导体存储装置、磁带装置、磁盘装置或光盘装置中的至少一个。存储部52存储处理部60中的处理中使用的操作系统程序、驱动器程序、应用程序、数据等。例如存储部52中作为应用程序而存储用来使处理部60执行运算曲轴S的弯曲数据及扭曲数据的运算处理及运算位置偏差数据的运算处理的数据运算程序等。数据运算程序例如也可以从CD－ROM、DVD－ROM等的计算机可读取的可移动记录介质使用周知的安装程序等安装到存储部52中。
此外，存储部52将各种各样的数据与基于曲轴S的产品设计图的CAD数据、在数据运算处理中使用的曲轴S的多个轴颈S3、多个销S1及表示作为多个配重S2的基准位置的基准坐标的基准坐标信息一起存储。进而，存储部52也可以将有关规定的处理的暂时性的数据暂时地存储。
输入部53只要能够进行数据的输入，是怎样的设备都可以，例如是触摸面板、键按钮等。作业者可以使用输入部53输入字符、数字、记号等。输入部53如果被作业者操作，则生成与该操作对应的信号。由输入部53生成的信号作为作业者的指示被供给到处理部60。作为一例，作业者能够使用输入部53指示作为目标的间隔长。
输出部54只要能够进行影像或图像等的显示，是怎样的设备都可以，例如是液晶显示器或有机EL(Electro－Luminescence)显示器等。输出部54显示与从处理部60供给的影像数据对应的影像、与图像数据对应的图像等。此外，输出部54也可以是向纸等显示介质印刷影像、图像或字符等的输出装置。
处理部60具有一个或多个处理器及其周边电路。处理部60综合地控制运算装置50的整体性的动作，例如由CPU构成。处理部60基于存储在存储部52中的程序(驱动器程序、操作系统程序、应用程序等)执行处理。此外，处理部60能够将多个程序(应用程序等)并行地执行。
处理部60具有支承检测部61、测量指示部62、曲轴形状信息生成部63、位置推测部64、弯曲数据运算部65、扭曲数据运算部66和位置偏差数据运算部67。此外，处理部60还具有弯曲数据输出部68、扭曲数据输出部69和位置偏差数据输出部70。
位置推测部64具有拟合区域提取部641、拟合部642、中心位置运算部643和位置决定部644。此外，位置偏差数据运算部67具有叠合区域提取部671、叠合处理部672和位置偏差数据运算部673。
这些各部是通过由处理部60具备的处理器执行的程序实现的功能模块。或者，这些各部也可以作为固件安装到运算装置50中。
(实施方式的曲轴形状检查的事前准备)
图6是关于当实施曲轴形状检查时、为了将各形状测量装置31～34具有的坐标系间的偏差校正而事前应进行的处理的流程图。
首先，准备预先通过另外的测量掌握了形状的基准试样。此外，准备表示该基准试样的形状信息的真实形状数据(S091)。该真实形状数据优选的是使用精度得到确保的基准形状测量器测量的数据，但在基准试样的机械加工精度高的情况下也可以是在其加工时使用的CAD数据。该基准试样不需要做成曲轴的形状，如后述那样，只要当将该基准试样的真实形状数据叠合到各形状测量装置31～34取得的基准试样的形状信息时能够判别这些形状信息相吻合就可以。此外，对表示该基准试样的形状信息的真实形状数据而言，由于预先知道了基准试样的形状，所以使用该真实形状数据独自的坐标系(以下称作基准试样坐标系)，作为与实际的形状没有误差的数据而被制作出。
接着，测量指示部62向第1移动装置21～第4移动装置24及第1形状测量装置31～第4形状测量装置34分别输出指示基准试样的测量的测量指示信号(S092)。各移动装置21～24如果被输入测量指示信号，则开始移动动作。各形状测量装置31～34如果被输入测量指示信号，则开始测量动作。
如果第1形状测量装置31～第4形状测量装置34的测量位置相互接近，则有可能会从投射部311、321、331、341投射的投射光相互干涉而发生误测量。测量指示部62为了防止从投射部311、321、331、341投射的投射光相互干涉，例如向第1移动装置21～第4移动装置24分别输出测量指示信号，以使其在曲轴S的轴向上隔开100mm左右的间隔而移动。
接着，生成表示各形状测量装置31～34取得的基准试样的一部分的形状信息(S093)。即，生成4个形状信息。
各形状测量装置31～34生成的形状信息因各自拥有的位置误差、角度误差及测量误差等而分别拥有独自的坐标系。以下将该坐标系称作形状测量装置固有坐标系。
接着，曲轴形状信息生成部63将在S091中准备的基准试样的真实形状数据和在S093中生成的4个表示基准试样的一部分的形状信息，通过使表示基准试样的一部分的形状信息移动及旋转而叠合(S094)。在此情况下，由于真实形状数据没有误差，所以通过适当进行移动及旋转，能够良好地找到重叠的位置。
接着，曲轴形状信息生成部63求出在S094的处理中通过使4个表示基准试样的一部分的形状信息移动及旋转何种程度来叠合的，并求出通过使各状测量装置31～34拥有的形状测量装置固有坐标系移动及旋转何种程度则能够与基准试样坐标系相吻合(S095)。在此情况下，将把为了使形状测量装置固有坐标系分别与基准试样坐标系相吻合所需要的“移动”表示为X轴、Y轴及Z轴的三维数据的参数称作“位置修正参数”，同样将把需要的“旋转”表示为旋转角的参数称作“倾斜修正参数”。此外，将“位置修正参数”及“倾斜修正参数”合起来还称作“刚体变换参数”。
通过进行以上的测量，不论测量对象物如何，由各形状测量装置31～34测量的形状信息都能够通过考虑位置修正参数及倾斜修正参数而变换为基准试样坐标系，能够同时将各4个形状信息无误差地叠合(即，将4个局部性的形状信息变换、结合为汇总为一个的测量对象的形状)。
另外，将包含位置修正参数及倾斜修正参数的刚体变换参数存储到存储部52中。
(实施方式的曲轴形状检查)
图7是运算装置50运算弯曲数据、扭曲数据及配重的位置偏差数据的运算处理的流程图。
首先，作业者将作为测量对象的曲轴S用支承装置10支承。由此，支承检测部61取得表示曲轴S被支承的支承信号(S101)。各形状测量装置31～34接收到该信号而移动到测量开始位置。
接着，测量指示部62向第1移动装置21～第4移动装置24及第1形状测量装置31～第4形状测量装置34分别输出指示曲轴S的测量的测量指示信号(S102)。各移动装置21～24如果被输入测量指示信号，则开始移动动作。各形状测量装置31～34如果被输入测量指示信号，则开始测量动作。
如果第1形状测量装置31～第4形状测量装置34的测量位置相互接近，则有可能会从投射部311、321、331、341投射的投射光相互干涉而发生误测量。测量指示部62为了防止从投射部311、321、331、341投射的投射光相互干涉，例如向第1移动装置21～第4移动装置24分别输出测量指示信号以使其在曲轴S的轴向上隔开100mm左右的间隔而移动。例如当各移动装置21～24的移动速度为100mm/秒时，测量指示部62每隔1秒的间隔向各移动装置21～24输出测量指示信号。当为对曲轴S的最大长度700mm加上对位靶标90的长度50mm而得到的750mm的范围时，如果使各移动装置21～24以200mm/秒的移动速度移动，则在各形状测量装置31～34的视野的范围内，对每个形状测量装置以4秒左右的时间取得曲轴S的形状信息。
另外，第1形状测量装置31～第4形状测量装置34分别在相对于曲轴S的周向稍稍超过90度的程度的视野测量曲轴S的形状信息。将各形状测量装置31～34取得的该形状信息称作部分形状信息。
图8A是表示第1形状测量装置31取得的部分形状信息的一例的图。图8B是表示第2形状测量装置32取得的部分形状信息的一例的图。图8C是表示第3形状测量装置33取得的部分形状信息的一例的图。图8D是表示第4形状测量装置34取得的部分形状信息的一例的图。
各形状测量装置31～34取得的部分形状信息具体而言是表示作为测量对象的曲轴S的表面的局部性的形状的三维点群数据，各点由X坐标、Y坐标、Z坐标的3个实数数据构成。各形状测量装置31～34取得的部分形状信息经由线缆71被输出至运算装置50，存储到运算装置50的存储部52中。
再次参照图7，曲轴形状信息生成部63生成表示作为测量对象的曲轴S的三维形状的曲轴形状信息(S103)。曲轴形状信息生成部63将与各形状测量装置31～34取得的部分形状信息分别对应的部分形状使用各形状测量装置31～34的刚体变换参数进行结合，生成曲轴形状信息。
图9A是表示将图8A～图8D所示的各形状测量装置31～34取得的部分形状叠合的状态的图，图9B是表示将图9A所示的叠合的部分形状结合的状态的图。
再次参照图7，位置推测部64推测与在S103中生成的曲轴形状信息对应的曲轴S的三维形状中的多个轴颈S3及多个销S1的各自的位置(S104)。位置推测部64在推测多个轴颈S3及多个销S1的各自的位置时，使用基准坐标信息，该基准坐标信息表示作为轴颈S3及销S1的各自的基准位置的基准坐标。基准坐标信息被存储到存储部52中。
接着，弯曲数据运算部65根据在S104中推测出的多个轴颈S3的位置，运算表示曲轴S的相对于中心轴的延伸方向的弯曲的弯曲数据(S105)。弯曲数据是在S104中推测出的多个轴颈S3的位置与根据基准坐标信息求出的作为理想的轴心位置的基准轴心位置的差。通常，基准轴心位置使用将两端的轴颈中心连结的直线。
接着，扭曲数据运算部66根据在S104中推测出的多个销S1的位置，运算表示曲轴S的扭曲的扭曲数据(S106)。弯曲数据是根据在S104中推测出的多个轴颈S3的位置和基准轴心位置运算的多个销的各自的相位。通常，由决定一个参照销并将该参照销角度设为0度时的相对角度决定。
接着，位置偏差数据运算部67推测与在S103中生成的曲轴形状信息对应的曲轴S的三维形状中的多个配重S2各自的位置，运算表示这些多个配重S2的位置偏差的位置偏差数据(S107)。位置偏差数据运算部67当推测多个配重S2的各自的位置时，使用基准坐标信息，该基准坐标信息表示作为配重S2的各自的基准位置的基准坐标。基准坐标信息被存储到存储部52中。
接着，弯曲数据输出部68输出在S105中运算出的弯曲数据(S108)，扭曲数据输出部69输出在S106中运算出的扭曲数据(S109)，位置偏差数据输出部70输出在S107中运算出的配重S2的位置偏差数据(S110)。
另外，步骤S105～S107的运算的顺序及步骤S108～S110的输出顺序并不限于此。也可以在例如步骤S107之后执行步骤S105、S106，或者将步骤S105及S106和步骤S107并行地执行。
图10是用来更详细地说明图7所示的S103的处理(曲轴的形状信息的生成处理)的图。
在图10中，曲轴形状信息生成部63对于由第1形状测量装置31及第2形状测量装置32取得的部分形状信息(分别称作第1部分形状信息802、第2部分形状信息803)，使用预先求出的刚体变换参数，使第1部分形状信息802及第2部分形状信息803的坐标系与基准试样坐标系一致。同样，曲轴形状信息生成部63对于由第3形状测量装置33及第4形状测量装置34取得的部分形状信息(虽然没有图示，但分别称作第3部分形状信息804、第4部分形状信息805)，也使用预先求出的刚体变换参数，使第3部分形状信息804和第4部分形状信息805与基准试样坐标系一致。结果，第1部分形状信息802～第4部分形状信息805被结合为作为测量对象的曲轴S的形状801。
在使用对位靶标90的情况下，以包含对位靶标90的方式生成曲轴形状信息。并且，通过与真实形状数据的叠合处理来运算由各形状测量装置31～34得到的部分形状信息中的对位靶标90的旋转轴方向的位置，并将旋转轴方向的位置进行修正，以使得没有各部分形状信息间的差。
使用刚体变换参数，基于将第1部分形状信息802～第4部分形状信息805结合的情况下的作为测量对象的曲轴S的形状信息，取得作为测量对象的曲轴S上的包括多个轴颈S3及多个销S1的位置的坐标信息，将该坐标信息存储到存储部52中。
图11是用来更详细地说明图7所示的S104的处理(轴颈及销的位置的推测处理)的流程图。
首先，拟合区域提取部641参照存储在存储部52中的作为测量对象的曲轴S的坐标信息，提取位于多个拟合区域各自的内部中的三维点群数据(S201)。所谓作为测量对象的曲轴S的坐标信息，例如是各轴颈S3及各销S1的轴向的坐标，基于产品设计图面来决定。通过使用该坐标信息，能够将与各轴颈S3及各销S1对应的三维点群数据分割而提取。
接着，拟合部642对于位于多个拟合区域各自的内部中的三维点群数据，拟合具有与轴颈S3及销S1分别对应的长度及直径的圆柱形状(S202)。拟合部642将参照存储在存储部52中的基准坐标信息而提取出的位于拟合区域的内部中的三维点群数据推测为与多个轴颈S3及多个销S1对应的点群数据。作为拟合的前处理，通过将相当于毛刺的部分的点群数据删除，能够不受毛刺的大小的影响而拟合圆柱形状。
图12A是表示在S201的处理中提取出了拟合区域的曲轴的三维数据的一例的图，图12B是表示在S202的处理中拟合了圆柱形状的曲轴的三维数据的一例的图。在图12A中，箭头A表示被作为销提取的拟合区域，箭头B表示被作为轴颈提取的拟合区域。在图12B中，箭头C表示作为销而拟合了圆柱形状的区域，箭头D表示作为轴颈而拟合了圆柱形状的拟合区域。
在一例中，在图12A中用箭头A表示的拟合区域的宽度是10mm。拟合区域提取部641提取位于10mm宽度的拟合区域内部中的三维点群数据。拟合部642以与位于拟合区域内部的三维点群数据的配置对应的方式拟合圆柱形状。
再次参照图11，中心位置运算部643运算在S202中被拟合为多个轴颈S3及多个销S1的各自的圆柱形状的中心位置(S203)。
接着，位置决定部644将在S203中运算出的圆柱形状的中心位置决定为多个轴颈S3及多个销S1的各自的位置(S204)。
表示多个轴颈S3的各自的位置的坐标与表示基准轴心位置的坐标的差在S105的处理中作为弯曲数据而被运算出。根据表示多个销S1各自位置的坐标、表示基准轴心位置的坐标和基准轴心位置运算的多个销的各自的相位在S106的处理中作为扭曲数据而被运算出。在一例中，基准轴心位置是相对于多个轴颈的中心坐标提取回归直线而取得的曲轴的轴芯线。位置推测部64通过将拟合的圆柱形状的中心推测为轴颈S3及销S1的位置，即使在三维点群数据有一些缺失的情况下也能够高精度地推测轴颈S3及销S1的位置。
图13是用来更详细地说明图7所示的S107的处理(配重的位置偏差数据的运算处理)的流程图。
首先，叠合区域提取部671参照存储在存储部52中的作为测量对象的曲轴S的坐标信息，提取多个配重区域的三维点群数据(S301)。所谓作为测量对象的曲轴S的坐标信息，是各配重S2的轴向的坐标、角度，基于产品设计图来决定。通过使用该坐标信息，能够将与各配重S2对应的三维点群数据分割而提取。
此外，叠合区域提取部671从基于曲轴S的产品设计图的CAD数据也提取对应的配重S2的基准三维点群数据(S302)。配重S2的基准三维点群数据相当于在本发明中所述的配重的基准数据。
接着，叠合处理部672计算将与各配重S2对应的三维点群数据叠合到基准三维点群数据时的配重对位参数，执行叠合处理(S303)。配重对位参数通过与配重S2对应的三维点群数据与基准三维点群数据的叠合来进行，例如基于相互的数据间的距离的总和为最小的位置来计算。
接着，位置偏差数据运算部673对配重对位参数的曲轴S的旋转轴方向的移动量进行修正，以使作为基准的配重位置为原点，由此求出配重S2的位置偏差量(S304)。
图14是表示在S301的处理中提取出了叠合区域的曲轴的三维数据的一例的图。箭头C表示作为配重来提取的叠合区域。在一例中，叠合区域的宽度是14mm。叠合区域提取部671提取位于14mm宽度的叠合区域内部的三维点群数据。叠合处理部672进行与在S302的处理中提取了叠合区域的配重的基准数据的叠合处理。根据本实施方式可知，由于能够正确地测量曲轴S的配重的位置，所以能够取得配重的倒下这样的与形状有关的信息。
(实施方式的曲轴形状检查的作用效果)
有关实施方式的曲轴形状检查装置1将配置在曲轴S的周围的4个第1形状测量装置31～第4形状测量装置34向一方向移动，取得曲轴S的部分形状信息。由此，不用使形状测量装置31～34在曲轴S的轴向上往复动作、此外不用使形状测量装置在曲轴S的周向上相对旋转就能够在短时间内高精度地测量曲轴S的三维形状。
此外，曲轴形状检查装置1能够由第1形状测量装置31～第4形状测量装置34取得相当于曲轴S的整周及X正方向的侧面及X负方向的侧面的前表面的部分形状信息(包括配重S2的X方向的两侧面)。
(比较例1)
图15A是作为比较例而表示由具备3个形状测量装置的曲轴形状检查装置901取得曲轴S的部分形状信息的例子的图。图15B是表示由有关实施方式的曲轴形状检查装置1取得曲轴S的部分形状信息的例子的图。
曲轴形状检查装置901具备第1形状测量装置911～第3形状测量装置913。第1形状测量装置911～第3形状测量装置913以在曲轴S的周向上相位各错开120度而位于直径800mm的圆上的方式配置。第1形状测量装置911及第2形状测量装置912以投射光轴及受光轴朝向配重的X方向一方的侧面的方式配置。另一方面，第3形状测量装置913以投射光轴及受光轴朝向配重的X方向另一方的侧面的方式配置。
在曲轴形状检查装置901中，由于使用3个第1形状测量装置911～第3形状测量装置913取得曲轴S的部分形状信息，所以不能充分地取得曲轴S的整周中的一部分(由箭头A表示的区域)的形状信息、特别是配重S2的X方向另一方的侧面及轴颈S3的一部分的形状信息。
相对于此，在曲轴形状检查装置1中，由于使用4个第1形状测量装置31～第4形状测量装置34来取得曲轴S的三维形状，所以能够取得曲轴S的整周的部分形状信息(包括配重S2的两侧面)。
(比较例2)
图16A是作为比较例而表示由具备4个形状测量装置、但其全部的投射光轴及受光轴以朝向相同方向的方式(全部仅朝向配重的X方向一方的侧面的方式)倾斜的曲轴形状检查装置902取得曲轴S的部分形状信息的例子的图。图16B是表示由有关实施方式的曲轴形状检查装置1取得曲轴S的部分形状信息的例子的图。
曲轴形状检查装置902具备第1形状测量装置921～第4形状测量装置924。第1形状测量装置921～第4形状测量装置924以在曲轴S的周向上相位各错开90度而位于直径800mm的圆上的方式配置。
在曲轴形状检查装置902中，由于4个形状测量装置的投射光轴及受光轴以朝向相同方向的方式倾斜，所以不能充分地取得配重S2的单侧面(X方向一方的侧面)的形状信息、被配重S3遮挡的销S1的一部分及轴颈S3的一部分的形状信息。
相对于此，在曲轴形状检查装置1中，由于具备以朝向X方向一方的方式使投射光轴及受光轴倾斜的2个形状测量装置、和以朝向X方向另一方的方式使投射光轴及受光轴倾斜的2个形状测量装置，所以能够充分地取得配重S2的两侧面的形状信息。
(比较例3)
图17A是作为比较例而表示由具备4个形状测量装置、但使相邻的2个形状测量装置的投射光轴及受光轴以朝向X方向一方的方式倾斜、使其余的相邻的2个形状测量装置的投射光轴及受光轴以朝向X方向另一方的方式倾斜的曲轴形状检查装置903取得曲轴S的部分形状信息的例子的图。图17B是表示由有关实施方式的曲轴形状检查装置1取得曲轴S的部分形状信息的例子的图。
曲轴形状检查装置903具备第1形状测量装置931～第4形状测量装置934。第1形状测量装置931～第4形状测量装置934以在曲轴S的周向上相位各错开90度而位于直径800mm的圆上的方式配置。第1形状测量装置931及第4形状测量装置934的投射光轴及受光轴以朝向配重的X方向一方的侧面的方式倾斜。另一方面，第2形状测量装置932及第3形状测量装置933的投射光轴及受光轴以朝向配重的X方向另一方的侧面的方式倾斜。
在曲轴形状检查装置903中，不能充分地取得曲轴S的整周中的一部分(由箭头A及B表示的区域)的形状信息、特别是配重S2的侧面及轴颈S3的一部分的形状信息。
相对于此，在曲轴形状检查装置1中，由于以朝向X方向一方的方式使投射光轴及受光轴倾斜的形状测量装置和以朝向X方向另一方的方式使投射光轴及受光轴倾斜的2个形状测量装置交替地配置，所以能够充分地取得配重S2的两侧面及轴颈S3的形状信息。
图18A是表示图16A所示的曲轴形状检查装置902生成的曲轴S的三维形状的图，图18B是表示曲轴形状检查装置1生成的曲轴S的三维形状的图。
如图18A所示，曲轴形状检查装置902生成的曲轴S的三维形状如箭头A所示，没有取得销S1的单面的一部分。此外，曲轴形状检查装置902生成的曲轴S的三维形状如箭头B所示，没有取得配重S2的单侧面的一部分。此外，曲轴形状检查装置902生成的曲轴S的三维形状如箭头C所示，没有取得轴颈S3的一部分。相对于此，如图18B所示，曲轴形状检查装置1生成的曲轴S的三维形状针对销S1的大致整体、配重S2的两侧面及轴颈S3的大致整体而被取得。
另外，在实施方式中使用4个形状测量装置，但也可以使用5个以上的形状测量装置取得曲轴S的三维形状。在此情况下，也具备以朝向曲轴S的轴向一方的方式使投射光轴及受光轴倾斜的2个以上的形状测量装置、和以朝向曲轴S的轴向另一方的方式使投射光轴及受光轴倾斜的2个以上的形状测量装置。
(实施例)
图21是表示与使用有关实施方式的曲轴形状检查系统在S103的处理中生成的曲轴形状信息对应的曲轴的三维形状和将同一个曲轴用三维测量机测量的实测值的差的图。图22是表示图21所示的差的表。三维测量机使用株式会社三丰(MITUTOYO)制的CNC三维测量器CRYSTA－APEX。
与在S103的处理中生成的曲轴形状信息对应的曲轴的三维形状和实测值的差为，整体的大约40％是0.1mm以下，整体的大约70％是0.2mm。此外，0.4mm以上的差的部分不到10％，在实施例中生成的曲轴的三维形状与实测值很一致。
图23是表示在实施例中运算出的弯曲数据及扭曲数据的图。在图23中，“测量部位”对应于图24所示的曲轴的各部位。此外，“圆柱拟合结果”表示被拟合为各个测量部位的圆柱形状的中心位置的X坐标、Y坐标、Z坐标及半径。轴芯表示未图示的基准曲轴的轴芯的Y坐标及Z坐标。“弯曲”是表示拟合的圆柱形状的中心位置相对于“轴芯”的相对坐标的弯曲数据。“弯曲y”表示拟合的圆柱形状的中心位置相对于“轴芯”的相对的Y坐标，“弯曲z”表示拟合的圆柱形状的中心位置相对于“轴芯”的相对的Z坐标。“扭曲”是表示拟合的圆柱形状的中心位置以“轴芯”为圆心时的相位的弯曲数据。轴芯为将轴颈JNL1与JNL5的中心连结的直线。
在图23所示的例子中，作为测量部位“JNL2”向Z方向的弯曲的0.15mm是最大的弯曲。另一方面，对扭曲而言，在没有扭曲的情况下，测量部位“PIN1”及“PIN4”的相位是0度，测量部位“PIN2”及“PIN3”的相位是180度，所以最大的扭曲是测量部位“PIN3”的扭曲0.40度。
图25是表示使用有关实施方式的曲轴形状检查系统运算出的配重的位置偏差量的图。在图25中，“测量部位”对应于图24所示的曲轴的各个部位。此外，“配重位置偏差”分为各配重的“左侧面”(与X正方向的侧面对应)和“右侧面”(与X负方向的侧面对应)而表示与X轴方向的CAD数据的偏差量。
图26A、图26B是表示在有关实施方式的曲轴形状检查系统中使用/不使用对位靶标90、将相同的试样反复测量8次时运算出的配重的位置偏差的图。在不使用对位靶标90的情况下，最大偏离0.6mm左右。另一方面，当使用对位靶标90时，测量偏差被抑制为0.1mm左右。
以上，结合实施方式说明了本发明，但实施方式只不过表示实施本发明时的具体化的例子，不应由它们限定地解释本发明的技术范围。即，本发明能够不从其技术思想或其主要的特征脱离而以各种各样的形式实施。
此外，本发明也可以通过将实现曲轴形状信息生成、位置推测、弯曲数据运算、扭曲数据运算、配重的位置偏差数据运算等各种处理的软件(程序)经由网络或各种存储介质向系统或装置供给、该系统或装置的计算机将程序读出并执行来实现。
产业上的可利用性
本发明以曲轴为对象，不论有没有曲轴的局部性的缺陷，都能够在短时间内高精度地检查曲轴的形状，例如曲轴的弯曲、扭曲及配重的位置偏差。

Claims (13)

1.一种曲轴形状检查装置，具备：
支承装置，支承具有多个轴颈、多个销以及配置在上述轴颈及上述销之间的多个配重的曲轴；以及
4个以上的形状测量装置，具有将光投射的投射部和接受上述投射部投射的光的受光部，配置在由上述支承装置支承的上述曲轴的周围，取得表示上述曲轴的部分形状的部分形状信息；
由上述支承装置支承的上述曲轴和上述4个以上的形状测量装置能够在上述曲轴的轴向上相对移动；
上述4个以上的形状测量装置被分为：
第1组形状测量装置，在上述曲轴的轴向上，取得包含上述配重的侧面的一方的上述部分形状信息；以及
第2组形状测量装置，在上述曲轴的轴向上，取得包含上述配重的侧面的另一方的上述部分形状信息；
在上述曲轴的周向上，上述第2组形状测量装置配置在上述第1组形状测量装置各自之间。
2.如权利要求1所述的曲轴形状检查装置，
上述4个以上的形状测量装置在上述曲轴的周向上以均等的间隔配置。
3.如权利要求1或2所述的曲轴形状检查装置，
上述投射部及上述受光部在上述曲轴的轴向上排列配置；
满足β<α+β<arctan(a/b)；
这里，α是测量上述轴颈的形状时从上述投射部投射的投射光的光路与向上述受光部入射的入射光的光路之间的角度；
β是上述投射部的上述光路及上述受光部的上述光路中的与正交于上述曲轴的轴向的方向较近的光路相对于与上述曲轴的轴向正交的方向的倾斜角度；
a是上述轴颈的长度；
b是上述配重的端部与上述轴颈之间的长度。
4.如权利要求1～3中任一项所述的曲轴形状检查装置，
在上述曲轴的轴向延长线上配置具有规定的形状的对位靶标。
5.一种曲轴形状检查系统，具备：
权利要求1～4中任一项所述的曲轴形状检查装置；以及
曲轴形状信息生成单元，将由上述曲轴形状检查装置取得的上述部分形状信息结合，生成表示上述曲轴的三维形状的曲轴形状信息。
6.如权利要求5所述的曲轴形状检查系统，
具备运算单元，该运算单元基于上述曲轴形状信息和预先准备的配重的基准数据，运算关于上述配重的数据。
7.如权利要求6所述的曲轴形状检查系统，
具备存储基准坐标信息的存储单元，上述基准坐标信息表示作为上述多个配重的基准位置的坐标；
上述运算单元使用由上述存储单元存储的上述基准坐标，推测上述曲轴形状信息中的上述多个配重各自的位置，基于上述配重的基准数据运算表示上述多个配重的位置偏差的位置偏差数据。
8.如权利要求5所述的曲轴形状检查系统，具备：
存储单元，存储基准坐标信息，该基准坐标信息表示作为上述多个轴颈及上述多个销的基准位置的坐标；
位置推测单元，使用由上述存储单元存储的上述基准坐标，推测上述曲轴形状信息中的上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置；
弯曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个轴颈的位置，运算表示上述曲轴的相对于旋转中心轴的方向的弯曲的上述弯曲数据；以及
扭曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个销的位置，运算表示上述曲轴的扭曲的上述扭曲数据。
9.如权利要求8所述的曲轴形状检查系统，
上述位置推测单元具有：
拟合单元，对于被推测出上述位置的多个轴颈及多个销的三维信息，分别拟合具有对应的长度及直径的圆柱形状；
中心位置运算单元，运算上述圆柱形状的中心位置；以及
位置决定单元，将上述圆柱形状的中心位置决定为上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置。
10.如权利要求5～9中任一项所述的曲轴形状检查系统，
上述曲轴形状信息生成单元取得刚体变换参数，该刚体变换参数包含用于将上述部分形状移动的位置修正参数、以及用于将上述部分形状旋转以对上述曲轴的部分形状的倾斜进行修正的倾斜修正参数；
上述曲轴形状信息生成单元在根据上述刚体变换参数对上述部分形状信息的位置及倾斜进行修正之后，将上述部分形状信息结合而生成上述曲轴形状信息。
11.如权利要求10所述的曲轴形状检查系统，
通过由上述多个形状测量装置测量具有真实形状数据的基准试样，并将测量出的基准试样的部分形状信息叠合到真实形状数据的坐标，来求出上述位置修正参数及上述倾斜修正参数。
12.一种曲轴形状检查系统，具有：
支承装置，支承具有多个轴颈、多个销以及配置在上述轴颈及上述销之间的多个配重的曲轴；
4个以上的形状测量装置，配置在由上述支承装置支承的上述曲轴的周围，能够相对于上述曲轴在上述曲轴的轴向上相对移动，分别取得表示上述曲轴的部分形状的部分形状信息；
存储单元，存储基准坐标信息，该基准坐标信息表示作为上述多个轴颈及上述多个销的基准位置的坐标；
曲轴形状信息生成单元，将上述部分形状信息结合，生成表示上述曲轴的三维形状的曲轴形状信息；
位置推测单元，使用由上述存储单元存储的上述基准坐标，推测上述曲轴形状信息中的上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置；
弯曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个轴颈的位置，运算表示上述曲轴的相对于旋转中心轴的方向的弯曲的上述弯曲数据；以及
扭曲数据运算单元，根据由上述位置推测单元推测出的上述多个销的位置，运算表示上述曲轴的扭曲的上述扭曲数据。
13.一种曲轴形状检查方法，
使配置在曲轴的周围的4个以上的形状测量装置相对于上述曲轴在上述曲轴的轴向上相对移动，取得表示上述曲轴的部分形状的部分形状信息，上述曲轴具有多个轴颈、多个销以及配置在上述轴颈及上述销之间的多个配重；
将上述部分形状信息结合，生成表示上述曲轴的三维形状的曲轴形状信息；
使用表示作为上述多个轴颈及上述多个销的基准位置的坐标的基准坐标信息，推测上述曲轴的形状信息中的上述多个轴颈及上述多个销的各自的位置；
根据推测出的上述多个轴颈的位置，运算表示上述曲轴的相对于旋转中心轴的方向的弯曲的上述弯曲数据；
根据推测出的上述多个销的位置，运算表示上述曲轴的扭曲的上述扭曲数据。
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