JP2002516760A - コンピュータビジョンベースロータ加工システムおよび方法 - Google Patents

コンピュータビジョンベースロータ加工システムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 ロータの２つの表面（１０１，１０５）、好ましくは2つの内面（１０１，１０５）、に基づいてロータの中心面（１２６）を決定し、決定された中心面（１２６）に基づいてロータ（１０６）を位置決めし、次に位置決めされたロータ（１０６）を加工することによりロータを加工するシステム、装置および方法（１１０）。ロータの中心面はロータ（１０６）の少なくとも１つのイメージを使用して決定される。ある好ましい実施例では、中心面はロータの２つのブレーキ面もしくはロータの２つの非ブレーキ面（１０１，１０５）の平行性の測度に基づいて決定することができる。ロータは加工の前および／もしくは後に、検査することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明はロータの加工に関する。特に、本発明は新しい、改良され容易にされ
た方法で回転可能なデイスクブレーキロータを加工する装置および方法に関する
。
【０００２】 （発明の背景） モータ車（又は乗り物）はブレーキを容易にするためのさまざまな機構を使用
する。これらのブレーキ機構の中でよく知られているのは車両のホイールに接続
されるディスクロータの組合せである。車両を停止もしくは減速させるために、
ブレーキパッドを押圧するブレーキキャリパーによりディスクロータの１つ以上
の外面に対して圧力が加えられ（例えば、いわゆるディスクブレーキを使用して
）、ロータが接続される軸の回転を減速もしくは停止させ、同時にホイールの回
転を減速もしくは停止させる。
【０００３】 いくつかのロータは筋入り（veined）構造を有する。典型的な筋入りロータ１
００は図１および図２に示されており、図１はロータ１００の前面を示し図２は
側面を示す。ロータ１００の内側筋入り構造を示すために、ロータの一部（線Ｉ
およびＩＩ間）は切り取られている。筋入りロータは本質的にいくつかの筋によ
り分離かつ接続される２つのディスクプレートにより構成される。筋はまっすぐ
であったり曲がっていることがあり、その数はロータごとに変動する。たとえば
、図３および図４は湾曲筋を有する未加工筋入りロータの例を示す。ロータ１０
０は2つの外部ブレーキ面１０２，１０４を有し、これらの面はロータを含む2つ
のディスクの外面により提供される。ロータ１００は筋と共にロータの内部筋入
り構造を形成する２つの内部非ブレーキ面１０１，１０５も有する。ロータ１０
０に接続されたホイールドライブの回転を減速もしくは停止させるために圧力が
加えられる（例えば、ブレーキパッド（図示せず）により）のは2つのブレーキ
面１０２，１０４である。理想的には、ロータ１００は完全に円形でありこれら
の外部ブレーキ面１０２，１０４は、内部非ブレーキ面１０１，１０５と同様に
、互いに平行で平坦である。
【０００４】 典型的なロータ１００はプリキャストロータを加工して製作される。キャスト
、プリキャストロータ１０６を図５および図６に示し、それぞれ、プリキャスト
、未加工ロータ１００の前面および側面を示している。図１および図２に示すロ
ータ１００はキャストロータ１０６を適切に加工して作られる。
【０００５】 既存のロータにはいくつかの問題点および欠点が存在することがあり、それら
のいくつかはロータが加工された方法に由来することがある。例えば、前記した
ように、ロータ表面の不均一加熱、不均一質量および不均一温度および熱歪を防
止もしくは回避するために、表面１０１，１０２，１０４，１０５は理想的には
平行、対称的かつ平坦である。従来の加工システムでは、加工する前にこれらの
表面の平行性、平面度、中心もしくは対称性は確認されず、加工後にこれらの特
徴のいずれかが保証されることもなかった。
【０００６】 （発明の概要） 本発明は予加工(pre-machined)ロータの中心面を決定してロータを正確に加工
位置決めすることができるコンピュータビジョンベース加工システムを提供する
ことにより前記問題およびその他の問題を解決する。特に、本発明はロータの2
つの表面、好ましくはロータの2つの加工不能な内部非ブレーキ面、間の中心面
を決定することによりこれらの問題を解決する。
【０００７】 したがって、一態様において、本発明はロータの2つの表面の中心面を決定し
、決定した中心面に基づいてロータを位置決めし、次に位置決めしたロータを加
工することによりロータを加工する方法を提供する。ロータの中心面はロータの
少なくとも１つのイメージを使用して決定される。いくつかの好ましい実施例で
は、中心面はロータの一連の連続するイメージを使用して決定される。
【０００８】 好ましくは、中心面はロータの2つの内部非ブレーキ面の測度（メジャー）に
基づいて決定される。
【０００９】 ロータは加工後に、加工したロータの外面（ブレーキ面）と内面に基づいて予
め決定された中心面間の平行性を求めることにより検査することができる。ロー
タは加工される前に内部非ブレーキ面の平面度および／もしくは平行性について
検査することができる。平行性および平面度の測度に基づいて、これらの表面が
仕様に従わない場合には、加工する前にロータを除外することができる。
【００１０】 別の態様において、本発明はコンピュータ制御ターニングセンターのチャック
上に未加工ロータを位置決めし、ロータの中心面を決定し、ブレーキロータの決
定された中心面に基づいてターニングセンター内のロータの位置を調節し、ブレ
ーキロータを加工することによるブレーキロータ加工方法である。
【００１１】 さらに別の態様において、本発明はロータの加工システムを提供する。このシ
ステムはその上にロータを搭載し1つの内部非ブレーキ面上にロータを位置決め
するチャックを有するターニングセンター、ロータのイメージを得るイメージフ
レームグラバー、ターニングセンターに接続されイメージから得られる情報に基
づいてターニングセンターに制御情報を提供するようにプログラムされたコンピ
ュータシステムを含み、コンピュータシステムはイメージフレームグラバーによ
り得られるロータのイメージに基づいてロータの中心面を決定するようにプログ
ラムされる。フレームグラバーはチャック上に搭載されている間あるいは他の位
置、例えば、コンベアシステム上にある時のロータのイメージを得ることができ
る。
【００１２】 ある実施例では、コンピュータシステムはさらにロータの一連のイメージに基
づいてロータの中心面を決定するようにプログラムされる。コンピュータシステ
ムはロータの2つの非ブレーキ内面の測度に基づいて中心面を決定するようにプ
ログラムすることもできる。
【００１３】 前記したように、本発明は既存のロータのいくつかの問題点および欠点を克服
する。例えば、本発明を使用してロータ表面の不均一加熱、不均一質量および不
均一温度および熱歪を防止しもしくは最小限に抑えて、比較的均一な質量分布を
有し実質的に平行で、対称的で平坦な表面を有するロータが提供される。
【００１４】 （現在好ましい典型的な実施例の詳細な説明） 図７について、本発明に従った加工システム１１０はイメージフレームグラバ
ー１１４に接続された１台以上のカメラ１１２を含んでいる。イメージフレーム
グラバー１１４はコンピュータイメージシステム１１６に接続されており、それ
はコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ターニングセンター１１８に接続されていて
そこに情報を提供する。１つ以上の能動もしくは受動光源１２０がカメラ１１２
に対する位置に配置されている。光源１２０はカメラ１１２の前面もしくは背面
照明を行うように配置することができる。光源１２０は任意の照明もしくは明確
な構造の(structured)レーザ光システムとすることができる。２台以上のカメラ
が使用される場合には、前面および背面照明の両方を使用することができる。カ
メラ１１２は各カメラのレンズもしくは入力システムがターニングセンター１１
８のチャック１２２上に搭載されたロータ１０６の側景を有するように加工シス
テム１１０の座標空間に対して配置される。各カメラの位置はターニングセンタ
ー１１８の座標空間内で既知でなければならない。
【００１５】 前記したように、システム１１０はチャック１２２上に搭載されたロータ１０
６の下記の特徴の少なくともいくつかを測定するのに使用される。 （ａ）コア厚、すなわち、ロータの内部非ブレーキ面１０１，１０５間の距離
、 （ｂ）位置決め面として働くロータの内部非ブレーキ面１０１の平面度、 （ｃ）ロータ2つの内部非ブレーキ面１０１，１０５の平行性。
【００１６】 これらの測度の全てもしくはいくつかが、システム１１０により、ロータ１０
６の中心面１２６を見つけて抽出し（内部非ブレーキ面１０１，１０５に基づい
て）ロータ１０６を加工する前に精密に位置決めするのに使用される。加工モー
ドにおいて、中心面１２６はロータ１００の内部非ブレーキ面１０１，１０５に
基づいて決定される。
【００１７】 加工モードにおいて、ロータ１０６を搭載したチャック１２２は比較的低速、
例えば、３０−５０ｒ．ｐ．ｍ．で回転され、ロータ１０６の側景の連続的イメ
ージがイメージフレームグラバー１１４により取り込まれ、コンピュータイメー
ジシステム１１６により処理される。このようなイメージの例を図８に示す。図
８に示す典型的なイメージは、好ましくは、ロータの内部（非ブレーキ）面１０
１，１０５およびロータの１つもしくは2つの筋１０３−１，１０３−２を含む
。イメージは既知の連続位置において、ロータの回転速度だけでなくフレームグ
ラバー１１４およびコンピュータシステム１１６の処理速度によって決まる速度
で、取り込むことができる。好ましくは、ロータ１０６の外面全体の正確な測定
値を得るのに十分なイメージが取り込まれる。
【００１８】 ある好ましい実施例では、特に筋入りロータが加工される場合、システム１１
０は通過する筋(vanes)を感知しフレームグラバー１１４をトリガーして2つの垂
直筋および内部ブレーキ面により形成されるウィンドウイメージ（例えば、図８
に示す）を捕捉するホトアイ１２４を含んでいる。
【００１９】 コンピュータシステム１１６はフレームグラバーから受信するイメージを次々
に処理し、ロータ１０６を加工するための適切な制御情報をＣＮＣターニングセ
ンター１１８に与える。特に、コンピュータシステム１１６はロータ１０６の中
心面１２６に関する情報をターニングセンター１１８に与える。次に、ターニン
グセンターは、この中心面情報に基づいて、加工する前にロータ１０６の垂直位
置を調節する。
【００２０】 この好ましい実施例では、コンピュータイメージシステム１１６はＰＣベース
システムであり、イメージフレームグラバー１１４はイメージ情報を捕捉してコ
ンピュータシステム１１６へ転送することができる電子装置であり、ＣＮＣター
ニングセンターはコンピュータシステム１１６から入力を取り込むようにされた
標準ターニングセンターである。典型的に、イメージフレームグラバー１１４は
毎秒４０−６０フレームを捕獲することができる。この構成により、システム１
１０はロータ１０６を測定してその中心面をおよそ２秒以内に見つけることがで
きる。
【００２１】 カメラ１１２はエリアスキャンもしくはラインスキャンＣＣＤカメラとするこ
とができる。カメラの解像度が低いほど、得られる測定値の精度は低くなる。好
ましい実施例では、６４０×４８０ピクセルの解像度を有する１台のカメラが使
用される。もう１つの好ましい実施例では、１，０２４×１，０２４ピクセルを
有する１台のカメラ（あるいは解像度の高い任意タイプのＣＣＤカメラ）が使用
される。更に別の実施例では、例えば、４，０９６×１ピクセルのいわゆるライ
ンスキャンカメラが使用される。後者のケースでは、コンピュータイメージシス
テムは最初にいくつかの連続するシングルラインイメージをより大きいイメージ
へと結合して1つのより大きいイメージとして処理する。前記したように、２台
以上のカメラを使用することができ、その場合には、異なるカメラが異なる解像
度を有することができる。
【００２２】 システム１１０の目標は加工する前にロータ１０６の中心面１２６を決定する
ことであることを思い出していただきたい。この中心面１２６はロータ１００の
非ブレーキ内面に基づいて決定され、次のように計算される。
【００２３】 イメージフレームグラバー１１４により捕獲される各イメージＩに対して、コ
ンピュータシステム１１６が3つの値を決定する（図８参照）。 （ａ）内部非ブレーキ面１０５の上縁のＹ座標（Ｙ11で示す）、 （ｂ）内部非ブレーキ面１０１の下縁のＹ座標（Ｙ12で示す）、および、 （ｃ）コア厚（ｄIでしめす）。
【００２４】 好ましくは、Ｙ11は内部非ブレーキ面１０５の上縁の最良適合の中心のＹ座標
である。ある実施例では、Ｙ11は表面１０５の上縁に沿った任意の点とすること
ができる。同様に、好ましくはＹ12は内部非ブレーキ面１０１の下縁の最良適合
の中心のＹ座標であるが、ある実施例では、Ｙ12は内面の下縁に沿った任意の点
とすることができる。ある実施例では、Ｙ11および／もしくはＹ12点はそれぞれ
上縁および下縁上に定められた２つ以上の点の平均に基づいて決定することがで
きる。例えば、Ｙ11は上縁上の3もしくは5点の平均として決定することができる
。Ｙ11および／もしくはＹ12の値を求めるのにより少ない点が使用されると、平
面度および平行性の全体精度はそれに応じて減少する。ある実施例では、各縁上
に１点が定められ対応するＹ座標として使用できることがお判りであろう。
【００２５】 この説明のために、Ｎイメージが捕獲されて処理されるものとする。捕獲され
たＮイメージの各々に対してこれら3つの値（Ｙ11，Ｙ12およびｄI）が与えられ
ると、コンピュータシステム１１６は下記のものを求める。 平均コア厚 下部内面（位置決め面）の平面度 ｍａｘ（Ｙ12）−ｍｉｎ（Ｙ12），ｉ＝１．．．Ｎ 内部ブレーキ面間の平行性 ｍａｘ（Ｙ11）−ｍｉｎ（Ｙ11），ｉ＝１．．．Ｎ
【００２６】 次に、平均コア厚はターニングセンターへ与えられ、平均コア厚の５０％を位
置決め面、通常は内部ブレーキ面の１つ、からオフセットすることにより２つの
内面の対称面が確立される。次に、ブレーキ面上にカットをいれて対称性および
均一なブレーキ厚を達成することができる。したがって中心面１２６が定められ
ると、前記したように、ロータの加工が開始する前にチャック１２２は垂直（Ｙ
）面内を適切に移動される。
【００２７】 前記工程は非ブレーキ内面に関して説明されてきたが、ある実施例では、平面
度および平行性は外部（ブレーキ）面を使用して決定される。これらの実施例は
単独であるいは内面を使用するものと共に使用することができる。
【００２８】 ロータの加工が完了したら、システム１１０を検査モードで使用してロータ１
０６が仕様および必要条件に従って加工されたかどうかを確認することができる
。仕様および必要条件に従っていない場合には、ターニングシステム１１８はロ
ータの処理を継続して検査により検出された問題点を修正することができる。検
査はロータがまだチャック１２２上にある時に行われるため、ロータをターニン
グセンター１１８上に再搭載しなければならないことによる位置精度の損失がな
い。このようにして、検査／帰還ループが達成される。
【００２９】 検査モードにおいて、加工した外面１０２，１０４に基づいて中心面１２６が
計算され、次に新たに計算された面が最初に計算された面と比較される。すなわ
ち、外部加工ブレーキ面１０２，１０４に基づいて計算された面が内部非ブレー
キ面１０１，１０５に基づいて計算された面と比較される。２つの面が同じでな
ければ（ある規定公差内）、システムはロータを除外するかあるいは再加工する
ことができる。
【００３０】 このようにして、コンピュータビジョンベース加工システム、装置および方法
が提供される。当業者ならば、例示するために公開され制約的意味合いはない、
前記した実施例以外により本発明を実施できることがお判りであると思われ、本
発明は特許請求の範囲によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って作られる典型的なロータを示す図である。
【図２】 本発明に従って作られる典型的なロータを示す図である。
【図３】 本発明に従ってロータを作るのに使用されるキャスティングを示す図である。
【図４】 本発明に従ってロータを作るのに使用されるキャスティングを示す図である。
【図５】 本発明に従ってロータを作るのに使用されるキャスティングを示す図である。
【図６】 本発明に従ってロータを作るのに使用されるキャスティングを示す図である。
【図７】 本発明に従った加工システムを示す図である。
【図８】 本発明のシステムにより使用される典型的なイメージを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｄ 65/12 Ｆ１６Ｄ 65/12 Ｂ ３Ｊ０５８ Ｇ０１Ｍ 13/00 Ｇ０１Ｍ 13/00 (72)発明者 バーグーン、ドナルド、リー アメリカ合衆国 ノースカロライナ、ガス トニア、 ヒーザーロッチ ドライブ 1300 Ｆターム(参考） 2G024 AA08 BA06 CA22 EA01 FA06 3C029 AA04 AA40 3C043 BC04 DD06 3C045 CA30 EA02 HA05 3D046 BB11 LL14 3J058 AA48 AA53 BA61 BA80 CB26 CB27

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータの加工方法であって、 ロータの２つの表面に基づいてロータの中心面を決定するステップと、 決定された中心面に基づいてロータを位置決めするステップと、 位置決めされたロータを加工するステップと、 を含むロータの加工方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法であって、ロータの中心面はロータの少
    なくとも１つのイメージを使用して決定される方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法であって、ロータの中心面はロータの一
    連の連続イメージを使用して決定される方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の方法であって、中心面はロータの2つの表面
    の性質の測度に基づいて決定される方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の方法であって、前記性質は2つの表面の平行
    性である方法。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の方法であって、さらに、ロータが加工された
    後で、 ロータの2つの外面に基づいて加工されたロータの中心面を決定することによ
    りロータを検査するステップを含む方法。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の方法であって、さらに、 外部ブレーキ面から決定された中心面を内部非ブレーキ面から決定された中心
    面と比較するステップを含む方法。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の方法であって、さらに、 ロータの内部非ブレーキ面を検査するステップを含む方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の方法であって、検査は加工の前に行われ、ロ
    ータが検査に失敗したら加工は行われない方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載の方法であって、表面の検査は（ａ）表面の
    平面度および（ｂ）表面の平行性の少なくとも一方を考慮する方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１−７のいずれか１項記載の方法であって、表面は
    ロータの２つの内面である方法。
  12. 【請求項１２】 ブレーキロータの加工方法であって、 コンピュータ制御ターニングセンターのチャック上に未加工ロータを位置決めす
    るステップと、 ロータの少なくとも２つの表面に基づいてロータの中心面を決定するステップと
    、 ブレーキロータの決定された中心面に基づいてターニングセンター内のロータの
    位置を調節するステップと、 ブレーキロータを加工するステップと、 を含むブレーキロータの加工方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の方法であって、２つの表面の少なくとも
    一方はロータの内面である方法。
  14. 【請求項１４】 ロータの加工システムであって、 その上にロータを搭載するチャックを有するターニングセンターと、 ロータのイメージを得るイメージフレームグラバーと、 ターニングセンターに接続されイメージから得られた情報に基づいてターニン
    グセンターに制御情報を与えるようにプログラムされたコンピュータシステムと
    を含み、コンピュータシステムはイメージフレームグラバーにより得られるロー
    タのイメージに基づいてロータの中心面を決定するようにプログラムされるロー
    タの加工システム。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載のシステムであって、イメージフレームグ
    ラバーはロータがチャック上に搭載されている間にロータのイメージを得るシス
    テム。
  16. 【請求項１６】 請求項１４記載のシステムであって、コンピュータシステ
    ムはさらにロータの一連のイメージに基づいてロータの中心面を決定するように
    プログラムされるシステム。
  17. 【請求項１７】 請求項１４記載のシステムであって、イメージフレームグ
    ラバーはロータがチャック上に搭載されている間にロータのイメージを得るシス
    テム。
  18. 【請求項１８】 請求項１５記載のシステムであって、コンピュータシステ
    ムはさらにロータの2つの表面の性質の測度に基づいて中心面を決定するように
    プログラムされるシステム。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載のシステムであって、前記性質は、 （ａ）ロータの2つの内面の平行性、および、 （ｂ）ロータの2つの外部ブレーキ面の平行性、 から選択されるシステム。
  20. 【請求項２０】 請求項１７記載のシステムであって、ロータは筋入りロー
    タであり、該システムはさらにロータの筋の検出に基づいてイメージフレームグ
    ラバーをトリガーするホトアイを含むシステム。
  21. 【請求項２１】 ブレーキロータを加工するコンピュータ制御ターニングセ
    ンターであって、 ターニングセンターに情報を提供するように構成かつ適応されたコンピュータ
    イメージシステムと、 コンピュータイメージシステムに作動的に接続されてそこへイメージを提供す
    るイメージフレームグラバーと、 イメージフレームグラバーに接続され、ターニングセンターのチャック上に搭
    載されたロータのイメージを得るように配置されたカメラと、を含み、 コンピュータイメージシステムはカメラにより取り込まれるロータのイメージ
    を解析することによりターニングセンター上に搭載されたロータの中心面を決定
    するようにプログラムされるコンピュータ制御ターニングセンター。
  22. 【請求項２２】 請求項２１記載のターニングセンターであって、コンピュ
    ータシステムはさらに決定されたロータの中心面に基づいてロータの所望位置に
    関するデータをターニングセンターに供給するするようにプログラムされるター
    ニングセンター。
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