JP3695259B2 - Valve seat surface inspection apparatus and inspection method - Google Patents

Valve seat surface inspection apparatus and inspection method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジン等に用いられるシリンダーヘッドのバルブシート面を検査するバルブシート面検査装置に関し、特に、レーザー溶接等によって肉盛された肉盛層の厚みを検査する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダーヘッドのバルブシートは、高い寸法精度と耐磨耗性が要求される。従来、シリンダーヘッドのバルブシートは、アルミニウム合金のシリンダーヘッド母体に下穴を機械加工し、その部分に鋳鉄製のリング形状機械加工部品を打ち込み、しかる後、バルブが接合する面を仕上げ加工している。近年、燃焼効率の向上を目的として、打ち込み式のバルブシートに代えて、アルミ合金のシリンダーヘッド母体に、直接、銅合金等の粉末を肉盛りする加工方法が開発されている。
【０００３】
この場合も、その肉盛層が最終的な形状に切削加工（以下「仕上げ加工」という）されることによって、高い寸法精度および耐磨耗性を持つバルブシートが作製される。
【０００４】
このような高性能なバルブシートを作製するためには、肉盛層の厚さ（高さ）を管理することが重要である。例えば、仕上げ加工後の最終的なバルブシート面に対して肉盛層の厚さが十分でない状態（欠肉）は、仕上げ加工後のバルブシート面に窪みを生じさせ、バルブシートの不良に直結する。一方、仕上げ加工の際に削り取られる肉盛層が必要以上に厚すぎることは、肉盛に使用される材料を無駄に消費することになるだけでなく、母材に熱歪みを生じさせ、不具合の発生要因となる。
【０００５】
バルブシートを管理するためには、環状をしたバルブシートの全周、全幅について、肉盛層の厚さを正確に測定する必要がある。
【０００６】
バルブシート面の形状寸法、特に、肉盛層の厚さを測定する技術として、光切断式センサを用いて測定する技術が考えられる。光切断式センサとは、対象にスリット光を照射して生ずる切断線をビデオカメラ等の視認手段で観測することによって対象の高さや凸凹等を検出するセンサである。
【０００７】
光切断式センサを用いて対象の高さを検出する場合、スリット光を斜めに照射すると、切断光が歪んで観測されるため、通常は、スリット光を対象に垂直に照射することによって、正確な断面形状を測定している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バルブシートについて光切断式センサを用いて検査する場合、スリット光をバルブシート面に垂直に照射する配置が難しいことがある。例えば、スリット光をバルブシート面に垂直に照射するようにスリット光源を配置すると、それに伴ってビデオカメラがシリンダヘッドの面に近付きすぎる場合がある。この場合、ビデオカメラの視野がシリンダヘッドのたてかべ部分等の構造物によって遮られてしまい、バルブシート全周を測定することが困難となるおそれがある。
【０００９】
一方、スリット光をバルブシート面に斜めに照射することによってビデオカメラの視野角度を深くとる配置が可能となり、ビデオカメラの視野を十分に確保できる。ただし、スリット光がバルブシート面に斜めに照射されるため、切断線が歪み、ビデオカメラで観測される画像が非線形的に歪んでしまうという問題を生じる。このため、従来、仕上げ加工後のバルブシート面に対する欠肉欠陥の有無の判断、仕上げ加工後に残る肉盛層の厚さの推定、仕上げ加工後のバルブシート面に露出してしまう母材部分の有無の推定を正確に行うことができない場合があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するために成されたものである。したがって、本発明の目的は、光切断式センサを利用してバルブシート面を検査する場合において、照射されるスリット光をバルブシート面に対して垂直に照射できない場合であっても、バルブシート面の断面形状を正確に測定することができ、仕上げ加工の際に削り取られる肉盛層の厚さの推定、仕上げ加工後のバルブシート面に対する欠肉の有無の判断、仕上げ加工後に残る肉盛層の推定、仕上げ加工後のバルブシート面に露出してしまう母材部分の有無の推定を正確に行うことができるバルブシート面検査技術を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、以下のように構成される。
【００１２】
本発明に係るバルブ面検査装置は、バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査装置であって、バルブシート面にスリット光を照射するスリット光源と、スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を視認する視認手段と、バルブシートの中心を回転軸として前記スリット光源および前記視認手段をバルブシート面に対して相対的に回転移動させる駆動手段と、前記視認手段によって視認された光切断線の画像を点列データに変換する点列データ変換手段と、バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正する補正手段と、予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記切削加工前のバルブシート面を視認して得られた補正後の点列データである第２の点列データと、を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる差分手段と、前記差分手段による差分の結果に基づいて、前記切削加工によって削り取られる肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後に肉盛層の厚さが不十分な部分が発生するか否かを判断する欠肉判断手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るバルブ面検査装置は、バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査装置であって、バルブシート面にスリット光を照射するスリット光源と、スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を視認する視認手段と、バルブシートの中心を回転軸として前記スリット光源および前記視認手段をバルブシート面に対して相対的に回転移動させる駆動手段と、前記視認手段によって視認された光切断線の画像を点列データに変換する点列データ変換手段と、バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正する補正手段と、予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記肉盛層の形成前のバルブシート下穴を視認して得られた補正後の第２の点列データと、を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる差分手段と、前記差分手段による差分の結果に基づいて、前記切削加工後に残存する前記肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後にバルブシート下穴の母材が露出するか否かを判断する母材露出判断手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
さらに、上記のバルブ面検査装置は、前記補正手段によって補正された点列データの芯振れの量に基づいてバルブシートの位置精度を算出する位置精度算出手段を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るバルブ面検査方法は、バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査方法であって、スリット光源および視認手段をバルブシートの中心を回転軸として回転するとともに、スリット光源によってバルブシート面にスリット光を照射し、スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を前記視認手段によって視認し、視認された光切断線に基づいて点列データに変換し、バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正するものであり、予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記切削加工前のバルブシート面を視認して得られた補正後の点列データである第２の点列データと、を記憶する段階と、前記記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる段階と、前記差分の結果に基づいて、前記切削加工によって削り取られる肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後に肉盛層の厚さが不十分な部分が発生するか否かを判断する段階と、を有することを特徴とする。
本発明に係るバルブ面検査方法は、バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査方法であって、スリット光源および視認手段をバルブシートの中心を回転軸として回転するとともに、スリット光源によってバルブシート面にスリット光を照射し、スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を前記視認手段によって視認し、視認された光切断線に基づいて点列データに変換し、バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正するものであり、予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記肉盛層の形成前のバルブシート下穴を視認して得られた補正後の第２の点列データと、を記憶する段階と、前記記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる段階と、前記差分の結果に基づいて、前記切削加工後に残存する前記肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後にバルブシート下穴の母材が露出するか否かを判断する段階と、を有することを特徴とする。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１および４に記載の発明によれば、予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記切削加工前のバルブシート面を視認して得られた補正後の点列データである第２の点列データとを記憶し、記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとり、差分の結果に基づいて、前記切削加工によって削り取られる肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後に肉盛層の厚さが不十分な部分が発生するか否かを判断するので、切削加工の際に削り取られる肉盛層の厚さを正確に予想でき、また、形成された肉盛層の厚さが十分でない場合をいちはやく判断できる。したがって、削り取られる肉盛層の厚さが必要以上に多いことを避けて、肉盛層に使用される材料を無駄に消費することを防止し、熱歪みの発生を防止してバルブシートの製作時の不具合を軽減できる。さらに、肉盛層の厚さが不十分である場合の最終的な窪みの発生を防止することができる。
【００２６】
請求項２および５に記載の発明によれば、予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記切削加工前のバルブシート面を視認して得られた補正後の点列データである第２の点列データとを記憶し、記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとり、差分の結果に基づいて、前記切削加工後に残存する肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後にバルブシート下穴の母材が露出するか否かを判断するので、肉盛層の形成や最終的な切削加工の前に、母材が露出する否かを判断することができ、バルブシート下穴作製時点で、良否の決定をすることができ、早い時点でバルブシート下穴の作成工程の不具合を発見できる。また、バルブシート面における肉盛層の最終的な厚さについての知見を得ることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、前記補正手段によって補正された点列データの芯振れの量に基づいてバルブシートの位置精度を算出する位置精度算出手段を有するので、バルブシートの位置精度を簡便に検査することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面にしたがって、本発明の一実施形態を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態であるバルブシート面検査装置の概略図を示す。バルブシート面検査装置は、センサヘッド１０を有する。センサヘッド１０は、光切断式センサのヘッドであり、検査するバルブシート面にスリット光を照射して生ずる切断線を光源とは異なる方向からビデオカメラ等の視認部で視認することによってバルブシート面の高さ、凸凹等を測定する。
【００３１】
また、バルブシート面検査装置には、センサヘッド１０と検査対象であるシリンダヘッド１００との相対的な位置関係を調整するための位置調整部２０が備えられている。この位置調整部２０は、センサヘッド１０の位置を３軸方向に移動することができ、センサヘッド１０の回転軸とシリンダヘッド１００のバルブシートの中心軸とを合わせることができる。また、センサヘッド１０が取り付けられた回転駆動部３０は、バルブシートの中心軸を回転軸として、センサヘッド１０をシリンダヘッド１００のバルブシート面に対して相対的に回転移動する。
【００３２】
なお、シリンダヘッド１００を保持するために治具７０や作業台８０が備えられている。作業台８０はシム調整機構２２を有しており、シリンダヘッド１００の角度を調節することができる。
【００３３】
バルブシート面検査装置は、制御部６０を備える。制御部６０は、センサヘッド１０によって検出された切断線の画像データに基づいて各種のデータ変換および補正を行うとともに、位置調整部２０や回転駆動部３０等の制御を行う。制御部６０は、パーソナルコンピュータやエンジニアリングワークステーション等のコンピュータを用いて構成することができ、センサヘッド１０や位置調整部２０に接続される。
【００３４】
さらに、指示を行うためのデータを入力する入力部４０、およびバルブシート面検査装置の検査結果等を表示する表示部５０が制御部６０に接続されている。
【００３５】
図２は、センサヘッド１０の構成例を示す概略図である。
【００３６】
センサヘッド１０は、スリット光９０を照射するスリット光源部１２とスリット光の画像を捉えるための視認部１４とを有する。スリット光源部１２は、スリット光９０を照射する。照射されるスリット光９０は、断面が一方向に伸張された光であり、検査するワークの面（つまり、バルブシート面）の法線方向に対してθｓの角度をなすように斜めに照射される。このような配置の結果、視認部１４の視野が十分に確保される。なお、スリット光源部１２は、レーザー光源等で構成することができる。
【００３７】
視認部１４は、ワークにスリット光９０を照射して生ずる切断線９２をスリット光の光軸とは異なる方向から観測するための手段であり、ビデオカメラ、イメージセンサ、その他撮像手段が含まれる。精度を高める上では、スリット光源部１２の光軸と視認部１４の軸とは９０度になるように設計することができる。
【００３８】
図３は、バルブシート面検査装置の機能を説明するためのブロック図である。
【００３９】
上述したようにスリット光源部１２と視認部１４とはセンサヘッド１０を構成する。また、センサヘッド１０の回転軸とバルブシートの中心軸とが正確に一致するように位置調整部２０によって調節された後、回転駆動部３０は、スリット光源部１２と視認部１４が一体となったセンサヘッド１０をバルブシート面に対して相対的に回転移動する。視認部１４は、スリット光を照射して生ずる切断線９２をバルブシート面の各地点で観測し、観測された切断線９２の画像データは、制御部６０に出力される。
【００４０】
制御部６０は、以下の機能を有する。
【００４１】
点列データ変換部６１は、視野部１４から入力された画像データを点列データに変換する。点列データは、バルブシート面上の各観測地点毎の断面形状を示すものである。点列データは、バルブシートの全周に渡って作成される。
【００４２】
歪み補正部６２は、点列データ変換部６１によって変換された点列データの歪を補正するものである。本発明のバルブシート面検査装置におけるスリット光源部１２は、バルブシート面の法線方向に対してθｓの角度をなすように斜めにスリット光９０を照射するものであるため、スリット光９０の切断線９２の画像が歪む。その結果、切断線９２の画像データを点列データに変換しただけでは、正確な断面形状を示すことができない。したがって、歪み補正部６２は、正確な断面形状を表示できるように、補正計算を行い、点列データを補正する。
【００４３】
第１記憶部６３および第２記憶部６４は、各々、測定された断面形状を示す補正された点列データを記憶するメモリである。例えば、第１記憶部６３は、仕上げ加工を施して正確な形状に加工された良品のバルブシート面の断面形状を示す点列データを基準値として記憶する。一方、第２記憶部６４は、不良判別を行うために検査する各々のバルブシート面の断面形状を示す点列データを記憶する。さらに、第１記憶部６３および第２記憶部６４は、センサヘッド１０を構成しているスリット光源部１２および視認部１４の回転軸の位置を記憶しておくこともできる。なお、１つのメモリ素子のメモリ領域を２つに分けて、各メモリ領域を第１記憶部６３と第２記憶部６４として使用することもできる。
【００４４】
差分計算部６５は、第１記憶部６３に記憶されている点列データと、第２記憶部６４に記憶されている点列データとの差分をとるものである。例えば、差分計算部６５は、検査をするバルブシート面の断面形状を示す補正された点列データと、基準値として記憶されている仕上げ処理後のバルブシート面に関する点列データとの差分をとる。差分計算部６５による差分計算の結果に基づいて、判断部６７は、肉盛層の厚さ、欠肉が生じるか否か、および仕上げ処理によって母材が露出するか否か等の判断を行う。
【００４５】
なお、判断部６７による判断結果は、表示部５０に表示することができ、肉盛層の厚さ等の算出結果は表示部５０にグラフィック表示することができる。また、制御部６０には、位置調整部２０や回転駆動部３０を制御する駆動制御部６６が備えられている。
【００４６】
以上のように構成されるバルブシート面検査装置を実際にバルブシート面の検査に適用した実施形態を説明する。
【００４７】
図４は、検査の対象となるシリンダヘッド１００の底面図である。シリンダヘッド１００には、給気ポート１１２と排気ポート１１４が設けられている。給気ポート１１２と排気ポート１１４は、各々環状をしたバルブシート１１０を備えている。但し、給気ポート１１２と排気ポート１１４とでは、そのバルブシート１１０の径が異なっていてもよい。
【００４８】
この環状をしたバルブシート１１０は、シリンダーピストン機構の中でも、精度および耐磨耗性が要求される重要な部分である。そのため、本発明は、バルブシート１１０の全周に渡ってバルブシート１１０の面を検査する。したがって、図５に示すように、バルブシート１１０の中心軸とセンサヘッド１０の回転軸とが一致するように調整され、センサヘッド１０（すなわちスリット光源部１２と視認部１４とが一体的に構成されたもの）がバルブシート１１０の面に対して相対的に回転移動される。その結果、バルブシート１１０の周上の各地点におけるバルブシート１１０の断面形状を示す点列データを得ることができる。
【００４９】
図６は、検査される各バルブシート１１０の断面形状を模式的に示した図である。バルブシート１１０の面（以下、「バルブシート面」という）は、その各工程毎に種々の断面形状を持つ。
【００５０】
図６（Ａ）に示すように、バルブシート１１０は、アルミニウム等の金属を鋳造して所定の素材形状を持つように形成されたバルブシート下穴（母材）１２０の上に、耐磨耗性の高い金属のビードを肉盛して肉盛層１２２を形成したグリッド構造を持つ。したがって、バルブシート面は、丸みをおびた曲面となることが多い。
【００５１】
次に図６（Ｂ）に示すように、肉盛層１２２が形成されたバルブシート１１０が基準面１２６、１２８等にしたがって仕上げ加工され、寸法通りに仕上げ加工されたワーク１２４が作成される。
【００５２】
図６（Ｃ）は、肉盛層１２２が形成されたバルブシート１１０の断面形状と、正確に所定の寸法通りに仕上げ加工されたバルブシートの断面形状（基準面１２６、１２８）とを比較した様子を示す。肉盛層１２２の高さが、基準面１２６、１２８よりも低い部分は、欠肉１３０であり、仕上げ加工された後に窪みとなる。また、肉盛層１２２の高さから、仕上げ加工後のバルブシート面の高さ（基準面１２６および１２８）を差し引いた差分は、仕上げ加工によって削り取られる肉盛層１２２の厚みを示す。
【００５３】
以上のように、バルブシート１１０の断面形状を測定し、寸法通り仕上げ加工されたバルブシートの断面形状（基準面１２６、１２８）と比較することによって、欠肉の有無や、仕上げ加工によって削り取られる肉盛層１２２の厚さ等を検査することができる。
【００５４】
しかしながら、バルブシート面が平面ではなく、面上の位置によって高さが変化する曲面であることから、面の法線方向からθｓの角度を持って斜めにスリット光９０を照射する場合、そのまま切断線９２を観測したのみでは、画像が歪んでしまって高さ方向の測定値を正確に求めることが難しい。
【００５５】
図７および図８は、バルブシート面の法線方向とθｓの角度をなすように斜めにスリット光９０が照射される場合の画像の歪みの内容を示す。
【００５６】
図７（Ａ）は、バルブシート面に垂直にスリット光９０が照射される場合を示す。図７（Ｂ）は、バルブシート面上の切断線９２の画像データを断面形状を示す点列データに変換した結果を示す。縦軸が、バルブシート１１０の面の高さ（変位）を表している。
【００５７】
一方、図８（Ａ）は、バルブシート面の法線方向とθｓの角度をなすように斜めにスリット光９０が照射される場合を示す。図８（Ｂ）は、バルブシート面上の切断線９２の画像を断面形状を示す点列データに変換した結果を示す。
【００５８】
図７（Ｂ）と図８（Ｂ）とを比較すると、バルブシート面１１０の法線方向に対してθｓの角度をなすように斜めにスリット光９０が照射された場合、幅方向の値（図中の横軸）は変化しないが、高さ方向の値（図中の縦軸）が誇張される。さらに、バルブシート１１０の曲面上の高さに依存して歪みの具合が異なるため、図７（Ｂ）と図８（Ｂ）に示された断面形状は、相似形にならない。このため、バルブシート面のような曲面に対して斜めにスリット光９０を照射して断面形状を観察する際には、画像が非線形的に画像が歪み、正確な断面形状を検出することが困難となる。本発明のバルブシート面検査装置は、この歪みを補正するために歪み補正部６２を備えている。以下、この歪み補正部６２による補正の内容について説明する。
【００５９】
図９、図１０、および図１１は、歪み補正部６２による補正の内容を説明するための説明図である。
【００６０】
＜検査対象物の面に対して斜めにスリット光が照射されることの考慮＞
図９は、対象物の変位（例えば、バルブシート面の「高さ」に相当する）の基準値ｒmに対して±Δｒの変化（段差）がある場合を模式的に示している。
【００６１】
図中、基準値となる変位、および、基準値よりΔｒだけ大きい変位、ならびに基準値よりΔｒだけ低い変位は、それぞれ同心円で表されている。
【００６２】
この検査対象物の面の法線方向に対してθｓの角度だけ傾いてスリット光９０が照射される場合、基準となる半径ｒmの円に対して半径がΔｒだけ小さい円で観測される変位をΔｄｓ1とし、基準となる半径ｒmの円に対して半径がΔｒだけ大きい円で観察される変位をΔｄＳ2とすると、図に示したように｜Δｄｓ1｜＞｜Δｄｓ2｜となる。
【００６３】
観測された変位から実際の円の半径ｒ（ｒ＝ｒm＋Δｒ）を補正計算する式を求める。
【００６４】
観測される変位を図中のｄ軸上に表す。半径ｒmの円でセンサヘッド１０によって観測される変位をｄ0とし、半径ｒ（＝ｒm＋Δｒ）の円でセンサヘッド１０によって観測される変位をｄ（＝ｄ0＋Δｄｓ2）とする。
【００６５】
直角三角形αβγに着目すると、幾何学的に、実際の半径ｒは、式１のように導き出せる。
【００６６】
【数１】

Figure 0003695259
【００６７】
したがって、実際の変位（段差）Δｒは、式２のように導き出せる。
【００６８】
【数２】
Figure 0003695259
【００６９】
＜センサが下向きに４５度の迎角をもっていることの考慮＞
バルブシートを測定する場合、センサヘッド１０は、下向きに４５度の迎角を持っている。したがって、図９で求めた補正計算式を適用するために、センサヘッド１０が下向きに４５度の迎角を持っていることに基づく修正を加える必要がある。
【００７０】
図１０はバルブシート面を測定する場合のバルブシート１１０とセンサヘッド１０との位置関係を模式的に示す図であり、バルブシート１１０の中心軸方向に沿った断面図である。
【００７１】
図１０において、センサヘッド１０の迎角は４５度である。ｒ0は、センサヘッド１０からバルブシート面（より、正確にはバルブシート面は幅を持つので、センサヘッド１０の光軸中心が位置するバルブシート面上の位置）までのスリット光９０の光軸に沿った距離（以下、「スタンドオフ」という）である。また、Ｒ0は、バルブシート１１０の半径である（より正確には、バルブシート１１０の面は、幅を持つので、センサヘッド１０の光軸中心が位置するバルブシート面上の位置とバルブシートの中心軸との距離をＲ0とする）。また、バルブシート面の法線方向、すなわち、肉盛の盛り上がり方向をｄ方向とする。なお、センサヘッド１０のセンサ光軸はとｄ方向に対してθｓの角度を持つ。また、ｌは、バルブシート面におけるセンサヘッド１０の光軸の中心を０としたときののスリット光断面伸長方向に沿った距離であり、バルブシート１１０の外周に向かう方向を正にとっている。
【００７２】
また、バルブシート１１０の中心軸に向かう半径方向をＲ方向とし、上述のようにバルブシート面の法線方向（すなわち、バルブシートの軸に沿った断面における斜面に直交する方向）をｄ方向とし、スリット光９０の断面伸長方向をｌ方向とする。
【００７３】
図９で説明した補正計算の結果を使用するために、観測される位置ｄやθｓのＲ方向への寄与分を求める。
【００７４】
バルブシート面に対し観測されるｄ方向に沿った位置をｄ0とすると、その位置の変化ΔｄのＲ方向への寄与率は、１／√２である。したがって、式１および式２のｒmをＲ0とし、ｄ−ｄ0を（ｄ−ｄ0）／√２と置き換えることができる。
【００７５】
また、図１１に示したように、Ｒ方向から見た法線（図９でいう円の接線と直交する線）とスリット光９０とのなす角度θｓ′と、ｄ方向から見た法線（図９でいう円の接線と直交する線、すなわちバルブシート面の盛り上がり方向の法線）とスリット光９０とのなす角度θｓとの関係は、式３および式４によって表される。
【００７６】
【数３】
Figure 0003695259
【００７７】
【数４】
Figure 0003695259
【００７８】
式３および式４におけるＲ方向から見たスリット光９０の成す角度θｓ′が図９におけるθｓに該当する。したがって、式１および式２のｓｉｎθｓおよびｃｏｓθｓをｓｉｎθｓ′およびｃｏｓθｓ′で置き換えることで、以下の補正式が成り立つ。
【００７９】
但し、基準となる実際の円の半径は、ｌ方向の位置、すなわち、スリット光９０の断面伸長方向に沿った位置によって変化する。この点を考慮して、Ｒ0を（ｒ0＋ｌ）／√２と置き換える。また最終的に知りたいのは、バルブシート面の肉盛等の盛り上がり方向、すなわちｄ方向の変位であるΔｒであり、Δｒは、Δｒ＝√２ΔＲと表される。
【００８０】
これらの結果を利用することによって、変位Δｒは、式５のように導き出される。
【００８１】
【数５】
Figure 0003695259
【００８２】
したがって、歪み補正部６２は、式５にしたがって、点列データを補正し、正確な断面形状を算出することができる。
【００８３】
以上のように構成されるバルブシート面検査装置を用いて、各種の検査を行うためには、センサヘッド１０を回転させる回転軸等の初期調整（キャリブレーション）を行う必要がある。図１２および図１３に初期調整をする場合の概略構成を示す。
【００８４】
キャリブレーションを行う場合、キャリブレーション用マスターピース１４０が測定される。
【００８５】
キャリブレーション用マスターピース１４０は、精度が確かめられたワークである。バルブシート面検査装置は、スピンドル３３を備えており、通常はスピンドル３３にはセンサヘッド１０が取り付けられている。ただし、バルブシート面検査装置は、センサヘッド１０の代わりにマスターヘッド３４を取り付けることができる。マスターヘッド３４にはゲージＡ３５、およびゲージＢ３６が取り付けられており、駆動制御部６６等によって、ゲージＡ３５およびゲージＢ３６の目盛りを自動的に読み込むことによって、面振や偏心がないように調整する。
【００８６】
次に、マスターヘッド３４に代えて、センサヘッド１０を装着し、キャリブレーション用マスターピース１４０の傾斜面１４１およびエッジ部分１４２の位置を測定する。この測定結果を基にして、センサヘッド１０のオフセット（Ｘｓ，Ｙｓ、Ｚｓ、θｓ）を調整する。以上のようにセンサヘッド１０とマスターヘッド３４を着脱自在に構成することによって、初期調整の処理が容易になる。
【００８７】
初期調整を行った後、各種の検査を行うモードに入る。
【００８８】
バルブシート面検査装置は、複数種類の検査に使用することができる。具体的には、仕上げ加工によって削り取られる肉盛層１２２の厚さ、欠肉１３０の有無の判断、仕上げ加工後に残る肉盛層１２２の厚さ、仕上げ加工後にシート面に母材が露出するか否かの判断、および、バルブシート下穴の位置精度についての検査を行うことができる。
【００８９】
＜仕上げ加工で削り取られる肉盛層の厚さ、および欠肉の有無の判断＞
図１４は、仕上げ加工で削り取られる肉盛層１２２の厚さの推定、および欠肉１３０の有無の判断を行う測定内容を説明するためのバルブシート１１０の断面図である
バルブシート１１０の構成は、母材を鋳造して所定の素材形状を持つようにバルブシート下穴１２０を形成した段階（肉盛前の段階）、肉盛して肉盛層１２２を形成した段階、および、肉盛層１２２を所定の形状になるように仕上げ加工（切削加工）して最終的な形状１２４となった段階によって異なる。
【００９０】
バルブシート面検査装置は、まず、正確に所定寸法通りに仕上げ加工されていることが確認されているワーク（以下、「マスターワーク」と称する）のバルブシート面を測定する。すなわち、図１４に示される最終的な製品の形状１２４が測定される。測定は、バルブシート１１０の全周および全幅に渡って行われる。
【００９１】
マスターワークのバルブシート面の測定結果、すなわち断面形状を示す点列データは、第１記憶部６３に記憶される。
【００９２】
一方、肉盛層１２２の形成されたバルブシート面が測定される。測定は、マスターワークのバルブシート面の測定と同様に行われる。肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定結果、すなわち断面形状を示す点列データは、第２記憶部６４に一時記憶される。
【００９３】
図１５は、マスターワークのバルブシート面の測定結果と肉盛層１２２の形成されたバルブシート面の測定結果を示す。なお、マスターワークのバルブシート面の断面形状は、台形形状をしている。したがって、マスターワークのバルブシート面の測定領域は、区間１（斜辺部）、区間２（上底部）、および区間３（斜辺部）に分けられ、それぞれの領域における測定結果は、基準面１２６、１２７、および１２８で表される。
【００９４】
一方、肉盛層１２２の形成されたバルブシート面の測定結果１２２ａは、マスターワークのバルブシート面の測定結果（基準面１２６、１２７、１２８）と比較される。
【００９５】
図１６は、マスターワークのバルブシート面の測定結果と肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定結果とを比較して説明するための図である。
【００９６】
肉盛層１２２の形成されたバルブシート面は、仕上げ加工によって、最終的な形状１２４、すなわち、マスターワークの面まで切削される。したがって、肉盛層１２２の形成されたバルブシート面の測定結果（点列データ）１２２ａから、マスターワークのバルブシート面の測定結果の基準面１２６、１２７、および１２８（点列データ）の値を差し引いた値（図中の矢印で示した値）が、仕上げ加工によって、削り取られる肉盛層１２２の厚さである。
【００９７】
一方、差し引いた値が負である部分、すなわち、肉盛層１２２の形成されたバルブシート面の測定結果１２２ａが、もともとマスターワークのバルブシート面の測定結果の基準面１２６、１２７、１２８の値よりも小さい部分は、欠肉１３０となる。バルブシート面が最終的にマスターワークのバルブシート面の基準面１２６、１２７、１２８に仕上げ加工される場合、欠肉１３０の部分は肉盛層１２２の厚さが不十分であるため最終的にバルブシート面に窪みが生じることになる。
【００９８】
なお、削り取られる肉盛層１２２の厚さの推定、および、欠肉部分１３０の有無の判断は、区間１、区間２、および区間３の各区間毎に行うことができる。
【００９９】
以上のように、マスターワークのバルブシート面の断面形状を示す点列データ（基準面１２６、１２７、１２８のデータ）を記憶しておき、肉盛層１２２の形成された（仕上げ加工前の）バルブシート面の断面形状を示す点列データ（測定値１２２ａ）との差分をとることによって、仕上げ加工によって削り取られる肉盛層の厚さ、および欠肉１３０の有無が判断できる。
【０１００】
＜仕上げ加工後に残る肉厚層の厚さ、仕上げ加工後にシート面に母材が露出するか否かの判断＞
図１７は、仕上げ加工後に残る肉盛層１２２の厚さの推定、仕上げ加工後にシート面に母材が露出するか否かの判断を行う測定内容を説明するためのバルブシート１１０の断面図である。
【０１０１】
図１７には、母材を鋳造して所定の素材形状を持つようにバルブシート下穴が形成された段階（肉盛層の形成前）のバルブシート面の形状が符号１２０ａで示されている。図１７に示した、バルブシート下穴を形成した段階（肉盛層の形成前）のバルブシート形状１２０ａは、形状不良を起こしており、本来の形状１２０ｂに比べて位置がずれている。
【０１０２】
バルブシート面検査装置は、マスターワークのバルブシート面の形状を測定し、その測定結果を第１記憶部６３に記憶する点は図１４に示した場合と同様である。図１４に示したように、仕上げ加工で削り取られる肉盛層１２２の厚さや欠肉１３０の有無の判断を行う場合は、マスターワークの測定結果と肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定結果とを比較したが、本測定では、マスターワークの測定結果とバルブシート下穴が形成された（肉盛層１２２の形成前の）バルブシート面の測定結果と比較する。
【０１０３】
図１８は、マスターワークのバルブシート面の測定結果と肉盛層１２２の形成前のバルブシート面の測定結果とを比較して説明するための図である。
【０１０４】
バルブシート下穴が形成された（肉盛層１２２の形成前の）バルブシート面の測定結果１２０ａ、および、マスターワークのバルブシート面の測定結果（基準面１２６、１２７、１２８）が示されている。
【０１０５】
マスターワークのバルブシート面の測定結果である点列データ（基準面１２６、１２７、１２８）から、バルブシート下穴形成後（肉盛層１２２の形成前）のバルブシート面の測定結果である点列データ１２０ａを差し引いた値が、仕上げ加工後に残存する肉盛層１２２の厚さとなる。また、差し引いた値が負である部分、すなわち、マスターワークのバルブシート面の測定結果（基準面１２６、１２７、１２８の値）が、バルブシート下穴形成後（肉盛層１２２の形成前）のバルブシート面の測定結果１２０ａよりも小さい部分は、仕上げ加工によって、肉盛層がすべて削り取られてしまい、母材が表面に露出する部分となる。
【０１０６】
以上のように、マスターワークのバルブシート面の測定結果である点列データ（基準面）、および、バルブシート下穴形成後（肉盛層１２２の形成前）のバルブシート面の測定結果である点列データとの差分をとることによって、仕上げ加工後に残る肉盛層の値を推定することができ、また、仕上げ加工後に母材が露出するか否かを判断することができる。
【０１０７】
＜バルブシート下穴の位置精度についての検査＞
バルブシート下穴形成後のバルブシート面を全周、全幅に渡って測定する。測定結果である点列データによって芯振れの程度を観測でき、芯振れ量から、バルブシート下穴の位置精度を算出することができる。図１９に測定結果例を示す。
【０１０８】
以上のように構成され、バルブシート面の各種検査および検査を行うことができるバルブシート面検査装置の処理内容をフローチャートにしたがって説明する。
【０１０９】
図２０は、バルブシート面の形状測定処理について示すフローチャートである。
【０１１０】
まず、位置調節部２０は、センサヘッド１０の回転軸とバルブシート１１０の中心軸とを確実に合わせるように初期調整を行う。初期調整は、キャリブレーション用マスターピース１４０を測定することよって行うことができる。回転駆動部３０を構成しているスピンドル３３は、センサヘッド１０の変わりにマスターヘッド３４を装着することができるように構成される。ゲージＡ３５およびゲージＢ３６が取り付けられているマスターヘッドをスピンドル３３に装着し、ゲージの値を駆動制御部６６で検出する。この検出結果に応じて、位置調整部２０は、３軸方向にセンサ位置を移動して位置調整を行う。これによって、センサヘッド１０の回転軸とバルブシート１１０の中心軸とが一致し、面振や偏心が防止される。 さらに、マスターヘッド３４に代えてセンサヘッド１０が装着され、キャリブレーション用マスターピース１３０の傾斜面１４１およびエッジ部１４２の位置が測定される。また、スリット光源部１２の中心位置、および照射されるスリット光９０の照射角度θｓが設定される。
【０１１１】
初期調整の後、バルブシート面検査装置には、検査対象となるシリンダーヘッド１００が装着される。シリンダヘッド１００は、治具７０および作業台８０によって固定される（Ｓ２０）。
【０１１２】
センサヘッド１０のスリット光源部１２からスリット光９０がシリンダーヘッド１００のバルブシート面に対して照射される（Ｓ３０）。スリット光９０は、断面形状が一方向に伸長された光である。スリット光源部１２は、スリット光９０をバルブシート面の法線方向に対してθｓの角度を持って斜めに照射する。この結果、スリット光源部と一体に取り付けられている視認部１４の視野が広くとることができ、バルブシートのエッジ付近の構造物によって視認部１４の視野が遮られることが防止される。この結果、バルブシート面１１０の全周に渡って測定することが容易になる。
【０１１３】
次に視認部１４は、バルブシート面にスリット光９０が照射されることによって生ずる切断線９２をスリット光の光軸とは異なる方向から観測し、観測された切断線９２の画像データは、点列データ変換部６１によって、断面形状を示す点列データに変換される（Ｓ４０）。但し、バルブシート面の法線方向に対してθｓの角度をなすように斜めにスリット光９０が照射される関係上、非線形的に画像が歪み、点列データにも歪みが生じる。したがって、歪み補正部６２は、点列データ変換部６１によって変換された点列データの歪みを補正する（Ｓ５０）。歪みの補正は、バルブシート面の高さに依存した歪みの非線形的変化、およびセンサヘッド１０の迎角を考慮した補正計算式にしたがってなされる。
【０１１４】
歪みが補正された点列データは、測定結果として、第１記憶部６３または第２記憶部６４に記憶される（Ｓ６０）。
【０１１５】
こうして、マスターワークのバルブシート面、肉盛層１２２の形成後のバルブシート面、および、バルブシート下穴形成後（肉盛層１２２の形成前）のバルブシート面の断面形状が測定される。
【０１１６】
図２１は、仕上げ加工で削り取られる肉盛層の厚さ、および欠肉欠陥の有無を判断する処理を示すフローチャートである。
【０１１７】
最初に、図２０に示したフローチャートにしたがって、マスターワークのバルブシートの形状測定がされる（Ｓ１０１）。このマスターワークのバルブシート面の測定結果である補正された点列データとセンサヘッド１０の回転軸の位置とが第１記憶部６３に記録される（Ｓ１０２）。
【０１１８】
次に、肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定がされる（Ｓ１０３）。測定結果である補正された点列データは第２記憶部６４に記憶される。なお、肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定の際のセンサヘッド１０の回転軸の位置は、第１記憶部６３に記憶されているマスターワークのバルブシート面測定時の回転軸の位置と一致するように設定される。
【０１１９】
差分計算部６５は、肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定結果１２２ａとマスターワークのバルブシート面の測定結果（基準線１２６、１２７、１２８の値）を比較する（Ｓ１０４）。肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定結果１２２ａから、マスターワークのバルブシート面の測定結果（基準線１２６、１２７、１２８）を差し引いた値が仕上げ加工で削り取られる肉盛層の厚さとなる（Ｓ１０５）。
【０１２０】
また、判断部６７は、差分の結果に基いて、肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の測定結果１２２ａがマスターワークのバルブシート面の測定結果（基準線１２６、１２７、１２８）よりも小さい部分、すなわち、肉盛層１２２の形成されたバルブシート面の高さがマスターワークのバルブシート面の高さより低い部分があるか否かを判断する（Ｓ１０６）。その結果、肉盛層１２２が形成されたバルブシート面の高さがマスターワークのバルブシート面の高さより低い部分がない場合、判断部６７は、欠肉１３０がない旨を判断される（Ｓ１０７）。一方、肉盛層１２２の形成されたバルブシート面の高さががマスターワークのバルブシート面の高さよりも低い部分がある場合、判断部６７は、欠肉不良がある旨を判断する（Ｓ１０８）。
【０１２１】
最終的に算出された削り取られる肉盛層１２２の厚さ、および、欠肉１３０の有無の判断結果が、表示部５０に表示される（Ｓ１０９）。
【０１２２】
これによって、バルブシート面の肉盛層１２２の管理を適切に行うことができる。
【０１２３】
図２２は、仕上げ加工後に残存する肉盛層１２２の厚さ、母材露出部分の有無、および、バルブシート下穴の位置精度をを判断する処理を示すフローチャートである。
【０１２４】
最初にマスターワークのバルブシートの形状測定がされ、その測定結果と回転軸の位置とが第１記憶部６３に記憶される点は、図２１の場合と同様である（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。なお、測定結果は、マスターワークのバルブシートの断面形状を示す点列データであり、歪み補正部６２によって補正されたものである。
【０１２５】
次にバルブシート下穴の形成後（肉盛層１２２の形成前）のバルブシート面（母材の素材形状）が測定される（Ｓ２０３）。測定結果は第２記憶部６４に記憶される。
【０１２６】
差分計算部６５は、マスターワークのバルブシート面の測定結果（基準線１２６、１２７、１２８の値）と下穴形成後（肉盛層１２２の形成前）のバルブシート面の測定結果１２０ａとを比較する（Ｓ２０４）。実際は、マスターワークのバルブシート面の測定結果（基準線１２６、１２７、１２８）の値から、下穴形成後（肉盛層１２２の形成前）のバルブシート面の測定結果１２０ａの値を差し引いた値が仕上げ加工後に残存する肉盛層１２２の厚さとなる。
【０１２７】
また、判断部６７は、差分の結果に基いて、マスターワークのバルブシート面の測定結果１２２ａが、下穴形成後（肉盛層１２２の形成前）のワークのバルブシート面の測定結果１２０ａよりも小さいか否か、すなわち、下穴形成後のバルブシート面の高さがマスターワークのバルブシート面の高さよりも高い部分があるか否かを判断する（Ｓ２０５）。その結果、下穴形成後のワークのバルブシート面の高さがマスターワークのバルブシート面の高さより高い部分がある場合は、仕上げ加工によって、肉盛層がすべて削り取られて母材が露出することになると判断する（Ｓ２０６）。
【０１２８】
また、下穴形成後のバルブシート面を全周に渡って測定した結果を基にして、芯振れ量を算出し、芯振れ量から下穴位置の精度を算出する（Ｓ２０７、Ｓ２０８）。判断部６７は、算出結果を基にして下穴形状の位置精度が所定値よりも低いか否かを判断する。位置精度が所定値に達していない場合は、下穴位置不良と判断し（Ｓ２０９、Ｓ２１０）、位置精度が所定値よりも高精度であれば、良品と判断する（Ｓ２０９、Ｓ２１１）。
【０１２９】
判断結果は、表示部５０に表示される（Ｓ２１２）。これによって、バルブシートの下穴形成工程の管理を適切に行うことができる。
【０１３０】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態は、スリット光源部１２と視認部１４とからなる光切断式センサのセンサヘッド１０を用いて、バルブシート面の検査、検査を行うことができるものであり、スリット光９０をバルブシート面に垂直に照射する必要をなくすことで、視認部１４の視野を広くとることを可能とするものである。さらに、スリット光がバルブシート面に斜めに照射されることに起因する歪みを補正し、正確な断面形状を測定することができるように構成されている。この結果、特に、肉盛層１２２の形成後のバルブシート面のような曲面の形状を検査する場合でも、正確な断面形状を測定することができる。さらに、マスター形状の測定結果を記録しておき、このマスター形状の測定結果との差分をとることで、肉盛層の厚さや欠肉欠陥の有無、および、母材露出不良の有無などを検査、検査できるので、高精度な寸法精度が要求されるバルブシート製作工程を管理するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 バルブシート面検査装置の概略図である。
【図２】 センサヘッドの構成例を示す図である。
【図３】 バルブシート面検査装置の機能を示すブロック図である。
【図４】 検査の対象となるシリンダヘッドの底面図である。
【図５】 バルブシートとセンサヘッドの配置関係を示す図である。
【図６】 検査される各工程毎のバルブシートの断面形状を模式的に示した断面図である。
【図７】 バルブシート面に垂直にスリット光が照射される場合の説明図である。
【図８】 バルブシート面に斜めにスリット光が照射される場合の説明図である。
【図９】 歪み補正部における補正の内容を説明するための図である。
【図１０】 補正の内容を説明するためにバルブシートトセンサヘッドの位置関係を示す図である。
【図１１】 補正の内容を説明するための図である。
【図１２】 面芯や偏心を防止するための初期調整時の概略構成を示す図である。
【図１３】 オフセットを調整するための初期調整時の概略構成を示す図である。
【図１４】 仕上げ加工で削り取られる肉盛層の厚さ推定、欠肉の有無の判断を行う測定内容を示すためのバルブシート１１０の断面図である。
【図１５】 マスターワークのバルブシート面および肉盛層の形成されたバルブシート面の測定結果を示す図である。
【図１６】 マスターワークのバルブシート面および肉盛層の形成されたバルブシート面の測定結果を比較する図である。
【図１７】 仕上げ加工後に残る肉盛層の厚さ推定を行う測定内容を示すためのバルブシート１１０の断面図である。
【図１８】 マスターワークのバルブシート面および肉盛層の形成前のバルブシート面の測定結果とを比較する図である。
【図１９】 芯触れ量の測定結果例を示す図である。
【図２０】 バルブシート面の形状測定処理について示すフローチャートである。
【図２１】 仕上げ加工で削り取られる肉盛層の厚さ、および欠肉の有無を判断する処理を示すフローチャートである。
【図２２】 仕上げ加工後に残存する肉盛層の厚さ、母材露出部分の有無等を判断する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…センサヘッド、
１２…スリット光源部、
１４…視認部、
２０…位置調整部、
２２…シム調整機構
３０…回転駆動部、
３３…スピンドル、
３４…マスターヘッド、
３５、３６…ゲージ、
４０…入力部、
５０…表示部、
６０…制御部、
６１…点列データ変換部、
６２…歪み補正部、
６３…第１記憶部、
６４…第２記憶部、
６５…差分計算部、
６６…駆動制御部、
６７…判断部、
７０…治具、
８０…作業台、
９０…スリット光、
９２…切断線、
１００…シリンダヘッド、
１１０…バルブシート、
１１２…給気ポート、
１１４…排気ポート、
１２０…バルブシート下穴（母材）、
１２２…肉盛層
１２４…寸法通りに仕上げ加工されたワーク（マスターワーク）
１２６、１２７、１２８…基準面、
１３０…欠肉、
１４０…キャリブレーション用マスターピース、
１４１…傾斜面、
１４２…エッジ部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve seat surface inspection device for inspecting a valve seat surface of a cylinder head used in an engine of an automobile, and more particularly to a technique for inspecting the thickness of a built-up layer built up by laser welding or the like.
[0002]
[Prior art]
Cylinder head valve seats are required to have high dimensional accuracy and wear resistance. Conventionally, valve seats for cylinder heads have been machined with a pilot hole in an aluminum alloy cylinder head base, and cast iron ring-shaped machined parts into the parts, and then finished the surfaces to which the valves are joined. Yes. In recent years, for the purpose of improving combustion efficiency, a processing method has been developed in which a powder of copper alloy or the like is directly deposited on an aluminum alloy cylinder head base instead of a drive-in type valve seat.
[0003]
Also in this case, the built-up layer is cut into a final shape (hereinafter referred to as “finishing”), thereby producing a valve seat having high dimensional accuracy and wear resistance.
[0004]
In order to produce such a high performance valve seat, it is important to manage the thickness (height) of the built-up layer. For example, if the thickness of the built-up layer is not sufficient with respect to the final valve seat surface after finishing (thickness), the valve seat surface after finishing will be recessed and directly connected to the defective valve seat. To do. On the other hand, if the build-up layer that is scraped off during the finishing process is too thick, the material used for the build-up is not only wasted, but it also causes thermal distortion in the base material, causing problems. It becomes a cause of occurrence.
[0005]
In order to manage the valve seat, it is necessary to accurately measure the thickness of the built-up layer for the entire circumference and width of the annular valve seat.
[0006]
As a technique for measuring the shape and dimension of the valve seat surface, in particular, the thickness of the built-up layer, a technique using a light-cutting sensor is conceivable. The light-cutting sensor is a sensor that detects the height, unevenness, and the like of a target by observing a cutting line generated by irradiating the target with slit light using a visual means such as a video camera.
[0007]
When detecting the height of an object using a light-cutting sensor, if the slit light is irradiated obliquely, the cutting light is distorted and observed. The cross-sectional shape is measured.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when inspecting the valve seat using a light-cutting sensor, it may be difficult to arrange the slit light to be irradiated perpendicularly to the valve seat surface. For example, if the slit light source is disposed so as to irradiate the slit light perpendicularly to the valve seat surface, the video camera may be too close to the surface of the cylinder head. In this case, the field of view of the video camera is obstructed by structures such as the cylinder head of the cylinder head, which may make it difficult to measure the entire circumference of the valve seat.
[0009]
On the other hand, it is possible to arrange the video camera with a deeper viewing angle by irradiating the slit light to the valve seat surface obliquely, and a sufficient field of view of the video camera can be secured. However, since the slit light is obliquely applied to the valve seat surface, the cutting line is distorted, and the image observed by the video camera is distorted nonlinearly. For this reason, conventionally, it is determined whether or not there is a missing defect on the valve seat surface after finishing, estimation of the thickness of the overlay layer remaining after finishing, and the base material portion exposed on the valve seat surface after finishing In some cases, the presence or absence could not be accurately estimated.
[0010]
The present invention has been made to solve such problems. Accordingly, an object of the present invention is to inspect the valve seat surface using a light-cutting sensor, even if the slit light to be irradiated cannot be irradiated perpendicularly to the valve seat surface. It is possible to accurately measure the cross-sectional shape of the material, estimate the thickness of the built-up layer that is scraped off during finishing, judge whether there is a lack of thickness on the valve seat surface after finishing, and build-up layer that remains after finishing It is intended to provide a valve seat surface inspection technique that can accurately estimate the presence or absence of a base material portion that is exposed on the valve seat surface after finishing.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0012]
  Valve surface inspection device according to the present inventionIsA valve seat surface inspection device for forming a built-up layer by laser welding in a valve seat pilot hole,A slit light source for irradiating slit light on the valve seat surface, visual recognition means for visually recognizing a light cutting line formed when the slit light hits the valve seat surface, and the slit light source and the visual recognition means with the center of the valve seat as a rotation axis. A driving unit that rotates and moves relative to the seat surface; a point sequence data converting unit that converts an image of a light cutting line visually recognized by the viewing unit into point sequence data; and slit light obliquely on the valve seat surface Correction means for correcting distortion of the point sequence data due to irradiation;First point sequence data that is corrected point sequence data obtained by visually recognizing a master workpiece whose dimensions are known in advance, and after correction obtained by viewing the valve seat surface before the cutting process Storage means for storing the second point sequence data, which is the point sequence data, and difference means for taking the difference between the first point sequence data and the second point sequence data stored in the storage unit And calculating the thickness of the build-up layer scraped off by the cutting process based on the difference result by the difference means, and whether or not a portion with an insufficient build-up layer thickness occurs after the cutting process A lack of meat judging means to judgeIt is characterized by having.
[0013]
  A valve surface inspection device according to the present invention is a valve seat surface inspection device for forming a built-up layer by laser welding in a valve seat pilot hole and performing a cutting process, and a slit light source for irradiating slit light on the valve seat surface And a visual recognition means for visually recognizing a light cutting line formed when the slit light hits the valve seat surface, and the slit light source and the visual recognition means are rotated relative to the valve seat surface with the center of the valve seat as a rotation axis. Drive means, point sequence data conversion means for converting an image of a light cutting line visually recognized by the visual recognition means into point sequence data, and distortion of the point sequence data caused by obliquely irradiating slit light on the valve seat surface And a first point sequence data which is corrected point sequence data obtained by visually recognizing a master work whose dimensions are known in advance. Storage means for storing the corrected second point sequence data obtained by visually recognizing the valve seat pilot hole before the formation of the overlay layer, and the first stored in the storage means Difference means for taking the difference between the point sequence data and the second point sequence data, and calculating the thickness of the build-up layer remaining after the cutting process based on the difference result by the difference means, the cutting A base material exposure determining means for determining whether or not the base material of the valve seat pilot hole is exposed after processing;It is characterized by having.
[0019]
  Furthermore, the above valve surface inspection devicePosition accuracy calculation means for calculating the position accuracy of the valve seat based on the amount of center deflection of the point sequence data corrected by the correction means is characterized.
[0020]
  The valve surface inspection method according to the present invention is a valve seat surface inspection method when forming a built-up layer by laser welding in a valve seat pilot hole,The slit light source and the visual recognition means rotate around the center of the valve seat as a rotation axis, and the slit light source irradiates the slit light to the valve seat surface, and the visual cutting means visually recognizes the light cutting line formed when the slit light hits the valve seat surface. Then, it is converted into point sequence data based on the visually recognized light cutting line, and the distortion of the point sequence data due to the slit light being obliquely applied to the valve seat surface is corrected.The first point sequence data, which is the corrected point sequence data obtained by visually recognizing the master workpiece whose dimensions have been clarified in advance, and the valve seat surface before cutting are obtained by visual recognition. Storing the second point sequence data, which is the corrected point sequence data, and obtaining the difference between the stored first point sequence data and the second point sequence data; The step of calculating the thickness of the build-up layer scraped off by the cutting process based on the result of the difference and determining whether or not a portion having an insufficient build-up layer thickness occurs after the cutting process. And havingIt is characterized by that.
A valve surface inspection method according to the present invention is a valve seat surface inspection method in which a built-up layer is formed by laser welding on a valve seat pilot hole and is cut, and a slit light source and a visual recognition means are arranged at the center of the valve seat. While rotating as a rotation axis, the slit light source irradiates slit light to the valve seat surface, and the light cutting line formed by the slit light hitting the valve seat surface is visually recognized by the visual recognition means, and based on the visually recognized light cutting line It is converted into point sequence data, and it corrects distortion of the point sequence data caused by obliquely irradiating the slit light on the valve seat surface. The corrected second point sequence data obtained by visually recognizing the first point sequence data which is the corrected point sequence data and the valve seat pilot hole before the formation of the overlay layer A sequence data, a step of taking a difference between the stored first point sequence data and the second point sequence data, and remaining after the cutting based on a result of the difference Calculating the thickness of the overlaying layer, and determining whether or not the base material of the valve seat pilot hole is exposed after the cutting process.
[0025]
【The invention's effect】
  Claims 1 and 4According to the invention described inFirst point sequence data that is corrected point sequence data obtained by visually recognizing a master workpiece whose dimensions are known in advance, and after correction obtained by viewing the valve seat surface before the cutting process Second point sequence data, which is the point sequence data of, and taking the difference between the stored first point sequence data and the second point sequence data,Based on the result of the difference, it is scraped off by the cutting processSurfacingThe layer thickness is calculated, and it is determined whether or not a portion with an insufficient build-up layer thickness occurs after the cutting process.ofIt is scraped off when cuttingSurfacingThe thickness of the layer can be accurately predicted and formedSurfacingThe case where the thickness of the layer is not sufficient can be judged quickly. Therefore scrapedSurfacingAvoid the layer thickness being more than necessary,SurfacingIt is possible to prevent wasteful consumption of the material used for the layer, to prevent the occurrence of thermal distortion, and to reduce problems during the production of the valve seat. further,Overlaying layerIt is possible to prevent the formation of a final depression when the thickness of the film is insufficient.
[0026]
  Claims 2 and 5According to the described invention,First point sequence data that is corrected point sequence data obtained by visually recognizing a master workpiece whose dimensions are known in advance, and after correction obtained by viewing the valve seat surface before the cutting process Second point sequence data, which is the point sequence data of, and taking the difference between the stored first point sequence data and the second point sequence data, based on the result of the difference,The cutting processrearRemain inSurfacingCalculate the thickness of the layer,After the cutting processDetermine whether the base material of the valve seat pilot hole is exposedofso,SurfacingIt is possible to determine whether or not the base material is exposed before layer formation and final cutting, and at the time of preparation of the valve seat pilot hole, it is possible to determine whether or not the base material is exposed. You can find defects in the hole creation process. Also on the valve seat surfaceSurfacingKnowledge about the final thickness of the layer can be obtained.
[0027]
  Claim 3According to the present invention, the core of the point sequence data corrected by the correction unitRun outSince the position accuracy calculating means for calculating the position accuracy of the valve seat based on the amount of the valve seat is provided, the position accuracy of the valve seat can be easily inspected.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a schematic view of a valve seat surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. The valve seat surface inspection apparatus has a sensor head 10. The sensor head 10 is a head of a light cutting type sensor, and a valve seat surface is obtained by visually recognizing a cutting line generated by irradiating slit light on a valve seat surface to be inspected with a visual recognition unit such as a video camera from a direction different from the light source. Measure height, unevenness, etc.
[0031]
Further, the valve seat surface inspection device is provided with a position adjusting unit 20 for adjusting the relative positional relationship between the sensor head 10 and the cylinder head 100 to be inspected. The position adjusting unit 20 can move the position of the sensor head 10 in three axial directions, and can align the rotation axis of the sensor head 10 with the central axis of the valve seat of the cylinder head 100. The rotation driving unit 30 to which the sensor head 10 is attached rotates the sensor head 10 relative to the valve seat surface of the cylinder head 100 with the central axis of the valve seat as the rotation axis.
[0032]
A jig 70 and a work table 80 are provided to hold the cylinder head 100. The work table 80 has a shim adjusting mechanism 22 and can adjust the angle of the cylinder head 100.
[0033]
The valve seat surface inspection device includes a control unit 60. The control unit 60 performs various data conversions and corrections based on the image data of the cutting line detected by the sensor head 10, and controls the position adjustment unit 20, the rotation drive unit 30, and the like. The control unit 60 can be configured using a computer such as a personal computer or an engineering workstation, and is connected to the sensor head 10 or the position adjustment unit 20.
[0034]
Further, an input unit 40 for inputting data for giving an instruction, and a display unit 50 for displaying an inspection result of the valve seat surface inspection device are connected to the control unit 60.
[0035]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the sensor head 10.
[0036]
The sensor head 10 includes a slit light source unit 12 that irradiates slit light 90 and a visual recognition unit 14 for capturing an image of the slit light. The slit light source unit 12 irradiates slit light 90. The irradiated slit light 90 is light whose cross section is extended in one direction, and is applied obliquely so as to form an angle θs with respect to the normal direction of the surface of the workpiece to be inspected (that is, the valve seat surface). The As a result of such arrangement, the visual field of the visual recognition unit 14 is sufficiently secured. In addition, the slit light source part 12 can be comprised with a laser light source etc.
[0037]
The visual recognition unit 14 is a means for observing a cutting line 92 generated by irradiating the workpiece with the slit light 90 from a direction different from the optical axis of the slit light, and includes a video camera, an image sensor, and other imaging means. In order to increase accuracy, the optical axis of the slit light source unit 12 and the axis of the visual recognition unit 14 can be designed to be 90 degrees.
[0038]
FIG. 3 is a block diagram for explaining the function of the valve seat surface inspection apparatus.
[0039]
As described above, the slit light source unit 12 and the visual recognition unit 14 constitute the sensor head 10. Further, after being adjusted by the position adjustment unit 20 so that the rotation axis of the sensor head 10 and the center axis of the valve seat are exactly coincident with each other, in the rotation drive unit 30, the slit light source unit 12 and the visual recognition unit 14 are integrated. The sensor head 10 is rotated relative to the valve seat surface. The visual recognition unit 14 observes the cutting line 92 generated by irradiating the slit light at each point on the valve seat surface, and the image data of the observed cutting line 92 is output to the control unit 60.
[0040]
The control unit 60 has the following functions.
[0041]
The point sequence data conversion unit 61 converts the image data input from the visual field unit 14 into point sequence data. The point sequence data indicates the cross-sectional shape of each observation point on the valve seat surface. The point sequence data is created over the entire circumference of the valve seat.
[0042]
The distortion correction unit 62 corrects distortion of the point sequence data converted by the point sequence data conversion unit 61. The slit light source unit 12 in the valve seat surface inspection apparatus of the present invention irradiates the slit light 90 obliquely so as to form an angle θs with respect to the normal direction of the valve seat surface. The image of the line 92 is distorted. As a result, an accurate cross-sectional shape cannot be shown only by converting the image data of the cutting line 92 into point sequence data. Therefore, the distortion correction unit 62 corrects the point sequence data by performing correction calculation so that an accurate cross-sectional shape can be displayed.
[0043]
Each of the first storage unit 63 and the second storage unit 64 is a memory that stores corrected point sequence data indicating the measured cross-sectional shape. For example, the 1st memory | storage part 63 memorize | stores as a reference value the point sequence data which show the cross-sectional shape of the good valve seat surface which gave the finishing process and was processed into the exact shape. On the other hand, the 2nd memory | storage part 64 memorize | stores the point sequence data which show the cross-sectional shape of each valve seat surface to test | inspect in order to perform defect determination. Furthermore, the 1st memory | storage part 63 and the 2nd memory | storage part 64 can also memorize | store the position of the rotating shaft of the slit light source part 12 and the visual recognition part 14 which comprise the sensor head 10. FIG. The memory area of one memory element can be divided into two and each memory area can be used as the first storage unit 63 and the second storage unit 64.
[0044]
The difference calculation unit 65 calculates a difference between the point sequence data stored in the first storage unit 63 and the point sequence data stored in the second storage unit 64. For example, the difference calculation unit 65 calculates the difference between the corrected point sequence data indicating the cross-sectional shape of the valve seat surface to be inspected and the point sequence data related to the valve seat surface after the finishing process stored as the reference value. . Based on the result of the difference calculation by the difference calculation unit 65, the determination unit 67 determines the thickness of the build-up layer, whether or not the lack of thickness occurs, and whether or not the base material is exposed by the finishing process. .
[0045]
The determination result by the determination unit 67 can be displayed on the display unit 50, and the calculation result such as the thickness of the built-up layer can be displayed graphically on the display unit 50. The control unit 60 includes a drive control unit 66 that controls the position adjustment unit 20 and the rotation drive unit 30.
[0046]
An embodiment in which the valve seat surface inspection apparatus configured as described above is actually applied to the inspection of the valve seat surface will be described.
[0047]
FIG. 4 is a bottom view of the cylinder head 100 to be inspected. The cylinder head 100 is provided with an air supply port 112 and an exhaust port 114. Each of the air supply port 112 and the exhaust port 114 includes an annular valve seat 110. However, the diameter of the valve seat 110 may be different between the air supply port 112 and the exhaust port 114.
[0048]
The annular valve seat 110 is an important part of the cylinder piston mechanism that requires accuracy and wear resistance. Therefore, the present invention inspects the surface of the valve seat 110 over the entire circumference of the valve seat 110. Therefore, as shown in FIG. 5, the center axis of the valve seat 110 and the rotation axis of the sensor head 10 are adjusted to coincide with each other, and the sensor head 10 (that is, the slit light source unit 12 and the visual recognition unit 14 are configured integrally. Is rotated relative to the surface of the valve seat 110. As a result, point sequence data indicating the cross-sectional shape of the valve seat 110 at each point on the circumference of the valve seat 110 can be obtained.
[0049]
FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of each valve seat 110 to be inspected. The surface of the valve seat 110 (hereinafter referred to as “valve seat surface”) has various cross-sectional shapes for each process.
[0050]
As shown in FIG. 6A, the valve seat 110 wears on a valve seat pilot hole (base material) 120 formed by casting a metal such as aluminum to have a predetermined material shape. It has a grid structure in which a built-up layer 122 is formed by overlaying a highly bead of metal. Therefore, the valve seat surface is often a rounded curved surface.
[0051]
Next, as shown in FIG. 6B, the valve seat 110 on which the build-up layer 122 is formed is finished according to the reference surfaces 126, 128, etc., and a work 124 finished according to the dimensions is created.
[0052]
FIG. 6C compares the cross-sectional shape of the valve seat 110 on which the build-up layer 122 is formed with the cross-sectional shape (reference surfaces 126 and 128) of the valve seat that has been precisely processed according to a predetermined dimension. Show the state. Portions where the height of the built-up layer 122 is lower than the reference surfaces 126 and 128 are the cutouts 130, which are recessed after finishing. Further, the difference obtained by subtracting the height of the valve seat surface after finishing (reference surfaces 126 and 128) from the height of the built-up layer 122 indicates the thickness of the built-up layer 122 scraped off by finishing.
[0053]
As described above, by measuring the cross-sectional shape of the valve seat 110 and comparing it with the cross-sectional shape (reference surfaces 126 and 128) of the valve seat finished according to the dimensions, it is scraped by the presence or absence of a lack of wall or by finishing. The thickness and the like of the overlay layer 122 can be inspected.
[0054]
However, since the valve seat surface is not a flat surface but a curved surface whose height changes depending on the position on the surface, when the slit light 90 is irradiated obliquely with an angle of θs from the normal direction of the surface, it is cut as it is. Only by observing the line 92, the image is distorted, and it is difficult to accurately obtain the measurement value in the height direction.
[0055]
7 and 8 show the content of image distortion when the slit light 90 is irradiated obliquely so as to form an angle θs with the normal direction of the valve seat surface.
[0056]
FIG. 7A shows a case where the slit light 90 is irradiated perpendicularly to the valve seat surface. FIG. 7B shows the result of converting the image data of the cutting line 92 on the valve seat surface into point sequence data indicating the cross-sectional shape. The vertical axis represents the height (displacement) of the surface of the valve seat 110.
[0057]
On the other hand, FIG. 8A shows a case where the slit light 90 is irradiated obliquely so as to form an angle θs with the normal direction of the valve seat surface. FIG. 8B shows the result of converting the image of the cutting line 92 on the valve seat surface into point sequence data indicating the cross-sectional shape.
[0058]
Comparing FIG. 7B and FIG. 8B, when the slit light 90 is irradiated obliquely so as to form an angle θs with respect to the normal direction of the valve seat surface 110, the value in the width direction ( Although the horizontal axis in the figure does not change, the value in the height direction (vertical axis in the figure) is exaggerated. Furthermore, since the degree of distortion differs depending on the height of the valve seat 110 on the curved surface, the cross-sectional shapes shown in FIGS. 7B and 8B are not similar. For this reason, when observing the cross-sectional shape by irradiating the slit light 90 obliquely with respect to a curved surface such as a valve seat surface, the image is nonlinearly distorted and it is difficult to detect an accurate cross-sectional shape. It becomes. The valve seat surface inspection apparatus of the present invention includes a distortion correction unit 62 for correcting this distortion. Hereinafter, the contents of correction by the distortion correction unit 62 will be described.
[0059]
9, 10, and 11 are explanatory diagrams for explaining the contents of correction by the distortion correction unit 62.
[0060]
<Consideration of slit light being irradiated obliquely to the surface of the inspection object>
FIG. 9 shows a reference value r of the displacement of the object (for example, corresponding to the “height” of the valve seat surface).mThe case where there is a change (step difference) of ± Δr is schematically shown.
[0061]
In the figure, the displacement that is the reference value, the displacement that is larger than the reference value by Δr, and the displacement that is lower than the reference value by Δr are each represented by concentric circles.
[0062]
When the slit light 90 is irradiated at an angle of θs with respect to the normal direction of the surface of the inspection object, a reference radius rmThe displacement observed in a circle whose radius is smaller by Δr than the circle of1And the reference radius rmThe displacement observed in a circle whose radius is larger by Δr than the circle of2Then, as shown in the figure, | Δds1|> | Δds2|
[0063]
From the observed displacement, the radius r of the actual circle (r = rmAn expression for correcting and calculating + Δr) is obtained.
[0064]
The observed displacement is represented on the d-axis in the figure. Radius rmThe displacement observed by the sensor head 10 in a circle0And radius r (= rmThe displacement observed by the sensor head 10 in a circle of + Δr) is d (= d0+ Δds2).
[0065]
Focusing on the right triangle αβγ, geometrically, the actual radius r can be derived as shown in Equation 1.
[0066]
[Expression 1]
Figure 0003695259
[0067]
Therefore, the actual displacement (step) Δr can be derived as shown in Equation 2.
[0068]
[Expression 2]
Figure 0003695259
[0069]
<Considering that the sensor has an angle of attack of 45 degrees downward>
When measuring the valve seat, the sensor head 10 has an angle of attack of 45 degrees downward. Therefore, in order to apply the correction calculation formula obtained in FIG. 9, it is necessary to make a correction based on the fact that the sensor head 10 has an angle of attack of 45 degrees downward.
[0070]
FIG. 10 is a diagram schematically showing the positional relationship between the valve seat 110 and the sensor head 10 when measuring the valve seat surface, and is a cross-sectional view along the central axis direction of the valve seat 110.
[0071]
In FIG. 10, the angle of attack of the sensor head 10 is 45 degrees. r0Is the optical axis of the slit light 90 from the sensor head 10 to the valve seat surface (more precisely, since the valve seat surface has a width, the optical axis center of the sensor head 10 is positioned on the valve seat surface). Distance along the line (hereinafter referred to as “standoff”). R0Is the radius of the valve seat 110 (more precisely, since the surface of the valve seat 110 has a width, the position on the valve seat surface where the center of the optical axis of the sensor head 10 is located and the central axis of the valve seat The distance of R0And). The normal direction of the valve seat surface, that is, the rising direction of the overlay is defined as the d direction. The sensor optical axis of the sensor head 10 has an angle θs with respect to the d direction. Further, l is a distance along the slit light cross-section extension direction when the center of the optical axis of the sensor head 10 on the valve seat surface is 0, and the direction toward the outer periphery of the valve seat 110 is positive.
[0072]
Further, the radial direction toward the central axis of the valve seat 110 is the R direction, and the normal direction of the valve seat surface (that is, the direction orthogonal to the inclined surface in the section along the valve seat axis) is the d direction as described above. The cross-sectional extension direction of the slit light 90 is defined as l direction.
[0073]
In order to use the result of the correction calculation described in FIG. 9, the contribution of the observed position d and θs in the R direction is obtained.
[0074]
The position along the d direction observed with respect to the valve seat surface is d0Then, the contribution ratio of the position change Δd in the R direction is 1 / √2. Therefore, r in Equation 1 and Equation 2mR0And d−d0(D-d0) / √2.
[0075]
Further, as shown in FIG. 11, the angle θs ′ formed between the normal line seen from the R direction (line perpendicular to the tangent of the circle in FIG. 9) and the slit light 90, and the normal line seen from the d direction ( The relationship between the angle θs formed by the slit light 90 and the line orthogonal to the tangent line of the circle in FIG. 9, that is, the normal line in the rising direction of the valve seat surface, is expressed by Expression 3 and Expression 4.
[0076]
[Equation 3]
Figure 0003695259
[0077]
[Expression 4]
Figure 0003695259
[0078]
The angle θs ′ formed by the slit light 90 viewed from the R direction in Equations 3 and 4 corresponds to θs in FIG. Therefore, by replacing sin θs and cos θs in Expressions 1 and 2 with sin θs ′ and cos θs ′, the following correction expression is established.
[0079]
However, the actual radius of the circle as a reference changes depending on the position in the l direction, that is, the position along the cross-sectional extension direction of the slit light 90. Considering this point, R0(R0+ L) / √2. What is finally desired to be known is Δr which is a displacement in the rising direction of the valve seat surface such as overlay, that is, the d direction, and Δr is expressed as Δr = √2ΔR.
[0080]
By using these results, the displacement Δr is derived as shown in Equation 5.
[0081]
[Equation 5]
Figure 0003695259
[0082]
Therefore, the distortion correction unit 62 can correct the point sequence data according to Equation 5 and calculate an accurate cross-sectional shape.
[0083]
In order to perform various inspections using the valve seat surface inspection apparatus configured as described above, it is necessary to perform initial adjustment (calibration) of a rotating shaft or the like for rotating the sensor head 10. 12 and 13 show a schematic configuration in the case of initial adjustment.
[0084]
When calibration is performed, the calibration master piece 140 is measured.
[0085]
The calibration master piece 140 is a work whose accuracy has been confirmed. The valve seat surface inspection apparatus includes a spindle 33, and the sensor head 10 is usually attached to the spindle 33. However, the valve seat surface inspection apparatus can be attached with the master head 34 instead of the sensor head 10. A gauge A 35 and a gauge B 36 are attached to the master head 34, and the scales of the gauge A 35 and the gauge B 36 are automatically read by the drive control unit 66 and the like, thereby making adjustments so as not to cause surface vibration or eccentricity.
[0086]
Next, instead of the master head 34, the sensor head 10 is mounted, and the positions of the inclined surface 141 and the edge portion 142 of the calibration master piece 140 are measured. Based on the measurement result, the offset (Xs, Ys, Zs, θs) of the sensor head 10 is adjusted. As described above, the sensor head 10 and the master head 34 are configured to be detachable so that the initial adjustment process is facilitated.
[0087]
After performing the initial adjustment, a mode for performing various inspections is entered.
[0088]
  The valve seat surface inspection device can be used for a plurality of types of inspection. Specifically, the thickness of the built-up layer 122 scraped by the finishing process, the determination of the presence or absence of the missing wall 130, the thickness of the built-up layer 122 remaining after the finishing process, whether the base material is exposed on the sheet surface after the finishing process Judgment of whether or not, and the valve seat pilot hole position accuracyInspectionYou can conduct a survey.
[0089]
<Determining the thickness of the build-up layer to be scraped off by finishing and the presence or absence of missing parts>
FIG. 14 is a cross-sectional view of the valve seat 110 for explaining the measurement contents for estimating the thickness of the built-up layer 122 to be scraped off by the finishing process and determining the presence or absence of the missing wall 130.
The configuration of the valve seat 110 includes a stage in which a base material 120 is cast to form a valve seat pilot hole 120 so as to have a predetermined material shape (a stage before overlaying), and an overlaying stage 122 is formed by overlaying. And, it differs depending on the stage at which the final shape 124 is obtained by finishing (cutting) the built-up layer 122 into a predetermined shape.
[0090]
The valve seat surface inspection device first measures the valve seat surface of a workpiece (hereinafter referred to as “master workpiece”) that has been confirmed to have been precisely finished to a predetermined size. That is, the final product shape 124 shown in FIG. 14 is measured. The measurement is performed over the entire circumference and width of the valve seat 110.
[0091]
The measurement result of the valve seat surface of the master work, that is, the point sequence data indicating the cross-sectional shape is stored in the first storage unit 63.
[0092]
On the other hand, the valve seat surface on which the overlay layer 122 is formed is measured. The measurement is performed in the same manner as the measurement of the valve seat surface of the master work. The measurement result of the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed, that is, the point sequence data indicating the cross-sectional shape is temporarily stored in the second storage unit 64.
[0093]
FIG. 15 shows the measurement result of the valve seat surface of the master work and the measurement result of the valve seat surface on which the overlay layer 122 is formed. In addition, the cross-sectional shape of the valve seat surface of the master work has a trapezoidal shape. Therefore, the measurement area of the valve seat surface of the master work is divided into section 1 (slope side part), section 2 (upper bottom part), and section 3 (slope side part), and the measurement results in each area are the reference plane 126, 127 and 128.
[0094]
On the other hand, the measurement result 122a of the valve seat surface on which the build-up layer 122 is formed is compared with the measurement result (reference surfaces 126, 127, 128) of the valve seat surface of the master work.
[0095]
FIG. 16 is a view for comparing and explaining the measurement result of the valve seat surface of the master work and the measurement result of the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed.
[0096]
The valve seat surface on which the build-up layer 122 is formed is cut to the final shape 124, that is, the surface of the master workpiece by finishing. Therefore, the values of the reference surfaces 126, 127, and 128 (point sequence data) of the measurement result of the valve seat surface of the master work are calculated from the measurement result (point sequence data) 122a of the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed. The subtracted value (value indicated by the arrow in the figure) is the thickness of the built-up layer 122 that is scraped off by finishing.
[0097]
On the other hand, the measurement result 122a of the valve seat surface on which the subtracted value, i.e., the built-up layer 122 is formed, is the value of the reference surfaces 126, 127, and 128 of the measurement result of the valve seat surface of the master work. The smaller part becomes the lacking portion 130. When the valve seat surface is finally finished to the reference surfaces 126, 127, and 128 of the valve seat surface of the master workpiece, the thickness of the build-up layer 122 is insufficient at the portion of the lacking wall 130, so A depression will occur in the valve seat surface.
[0098]
It should be noted that the estimation of the thickness of the built-up layer 122 to be scraped off and the determination of the presence or absence of the lacking portion 130 can be performed for each of the sections 1, 2, and 3.
[0099]
As described above, the point sequence data (data of the reference surfaces 126, 127, and 128) indicating the cross-sectional shape of the valve seat surface of the master work is stored, and the build-up layer 122 is formed (before finishing processing). By taking the difference from the point sequence data (measured value 122a) indicating the cross-sectional shape of the valve seat surface, it is possible to determine the thickness of the build-up layer that is scraped off by the finishing process and the presence or absence of the missing wall 130.
[0100]
<Thickness of the thick layer remaining after finishing, determination of whether the base material is exposed on the sheet surface after finishing>
FIG. 17 is a cross-sectional view of the valve seat 110 for explaining the measurement contents for estimating the thickness of the built-up layer 122 remaining after finishing and determining whether the base material is exposed on the seat surface after finishing. is there.
[0101]
In FIG. 17, the shape of the valve seat surface at the stage (before the build-up layer is formed) where the valve seat pilot hole is formed so as to have a predetermined material shape by casting the base material is indicated by reference numeral 120a. . The valve seat shape 120a at the stage of forming the valve seat pilot hole (before the build-up layer) shown in FIG. 17 has a defective shape and is displaced from the original shape 120b.
[0102]
The valve seat surface inspection apparatus measures the shape of the valve seat surface of the master work and stores the measurement result in the first storage unit 63 as in the case shown in FIG. As shown in FIG. 14, when determining the thickness of the built-up layer 122 to be scraped off by the finishing process or the presence or absence of the missing wall 130, the measurement result of the master work and the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed Although the measurement result was compared, in this measurement, the measurement result of the master work is compared with the measurement result of the valve seat surface where the valve seat pilot hole is formed (before the build-up layer 122 is formed).
[0103]
FIG. 18 is a diagram for comparing and explaining the measurement result of the valve seat surface of the master work and the measurement result of the valve seat surface before the build-up layer 122 is formed.
[0104]
The measurement result 120a of the valve seat surface in which the valve seat pilot hole is formed (before the build-up layer 122 is formed) and the measurement result of the valve seat surface of the master work (reference surfaces 126, 127, 128) are shown. Yes.
[0105]
A point that is a measurement result of the valve seat surface after formation of the valve seat pilot hole (before formation of the built-up layer 122) from point sequence data (reference surfaces 126, 127, 128) that is a measurement result of the valve seat surface of the master work The value obtained by subtracting the column data 120a is the thickness of the built-up layer 122 remaining after finishing. Further, the portion where the subtracted value is negative, that is, the measurement result of the valve seat surface of the master work (values of the reference surfaces 126, 127, 128) is after the valve seat pilot hole is formed (before the build-up layer 122 is formed). The portion smaller than the measurement result 120a of the valve seat surface is a portion where the built-up layer is completely scraped off by finishing and the base material is exposed on the surface.
[0106]
As described above, the measurement result of the valve seat surface of the master work is the point sequence data (reference surface) and the measurement result of the valve seat surface after the formation of the valve seat pilot hole (before the build-up layer 122 is formed). By taking the difference from the point sequence data, the value of the built-up layer remaining after finishing can be estimated, and it can be determined whether the base material is exposed after finishing.
[0107]
<Inspection for position accuracy of valve seat pilot hole>
The valve seat surface after the valve seat pilot hole is formed is measured over the entire circumference and width. The degree of runout can be observed from the point sequence data as the measurement result, and the position accuracy of the valve seat pilot hole can be calculated from the runout amount. FIG. 19 shows an example of measurement results.
[0108]
The processing contents of the valve seat surface inspection apparatus configured as described above and capable of performing various inspections and inspections on the valve seat surface will be described with reference to a flowchart.
[0109]
FIG. 20 is a flowchart showing the shape measurement processing of the valve seat surface.
[0110]
First, the position adjustment unit 20 performs initial adjustment so that the rotation axis of the sensor head 10 and the center axis of the valve seat 110 are reliably aligned. The initial adjustment can be performed by measuring the calibration master piece 140. The spindle 33 constituting the rotation drive unit 30 is configured so that a master head 34 can be mounted instead of the sensor head 10. The master head to which the gauge A 35 and the gauge B 36 are attached is mounted on the spindle 33, and the value of the gauge is detected by the drive control unit 66. In accordance with the detection result, the position adjustment unit 20 adjusts the position by moving the sensor position in the triaxial direction. As a result, the rotational axis of the sensor head 10 and the central axis of the valve seat 110 coincide with each other, and surface vibration and eccentricity are prevented. Further, the sensor head 10 is mounted instead of the master head 34, and the positions of the inclined surface 141 and the edge portion 142 of the calibration master piece 130 are measured. Further, the center position of the slit light source unit 12 and the irradiation angle θs of the slit light 90 to be irradiated are set.
[0111]
After the initial adjustment, the cylinder head 100 to be inspected is attached to the valve seat surface inspection device. The cylinder head 100 is fixed by the jig 70 and the work table 80 (S20).
[0112]
The slit light 90 is irradiated from the slit light source unit 12 of the sensor head 10 to the valve seat surface of the cylinder head 100 (S30). The slit light 90 is light whose cross-sectional shape is extended in one direction. The slit light source unit 12 irradiates the slit light 90 obliquely with an angle θs with respect to the normal direction of the valve seat surface. As a result, the visual field of the visual recognition part 14 attached integrally with the slit light source part can be widened, and the visual field of the visual recognition part 14 is prevented from being blocked by a structure near the edge of the valve seat. As a result, it becomes easy to measure over the entire circumference of the valve seat surface 110.
[0113]
Next, the visual recognition unit 14 observes a cutting line 92 generated by irradiating the slit light 90 on the valve seat surface from a direction different from the optical axis of the slit light, and the image data of the observed cutting line 92 is a dot. The column data conversion unit 61 converts the data into point sequence data indicating the cross-sectional shape (S40). However, because the slit light 90 is obliquely irradiated so as to form an angle θs with respect to the normal direction of the valve seat surface, the image is nonlinearly distorted and the point sequence data is also distorted. Therefore, the distortion correction unit 62 corrects the distortion of the point sequence data converted by the point sequence data conversion unit 61 (S50). The distortion is corrected in accordance with a correction calculation formula that takes into consideration a non-linear change in distortion depending on the height of the valve seat surface and the angle of attack of the sensor head 10.
[0114]
The point sequence data whose distortion has been corrected is stored in the first storage unit 63 or the second storage unit 64 as a measurement result (S60).
[0115]
In this way, the cross-sectional shape of the valve seat surface of the master work, the valve seat surface after forming the built-up layer 122, and the valve seat surface after forming the valve seat pilot hole (before forming the built-up layer 122) is measured.
[0116]
FIG. 21 is a flowchart showing a process for determining the thickness of the built-up layer to be scraped off by finishing and the presence or absence of a missing defect.
[0117]
First, according to the flowchart shown in FIG. 20, the shape of the valve seat of the master work is measured (S101). The corrected point sequence data as the measurement result of the valve seat surface of the master work and the position of the rotation axis of the sensor head 10 are recorded in the first storage unit 63 (S102).
[0118]
Next, the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed is measured (S103). The corrected point sequence data as the measurement result is stored in the second storage unit 64. The position of the rotation axis of the sensor head 10 when measuring the valve seat surface on which the overlay layer 122 is formed is the position of the rotation axis when measuring the valve seat surface of the master work stored in the first storage unit 63. Set to match the position.
[0119]
The difference calculation unit 65 compares the measurement result 122a of the valve seat surface on which the build-up layer 122 is formed with the measurement result (values of the reference lines 126, 127, and 128) of the valve seat surface of the master work (S104). The thickness of the built-up layer in which the value obtained by subtracting the measurement result (reference line 126, 127, 128) of the valve seat surface of the master work from the measurement result 122a of the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed is scraped off by finishing. (S105).
[0120]
In addition, the determination unit 67 determines that the measurement result 122a of the valve seat surface on which the overlay layer 122 is formed is based on the measurement result of the valve seat surface of the master work (reference lines 126, 127, and 128) based on the difference result. It is determined whether or not there is a small portion, that is, a portion where the height of the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed is lower than the height of the valve seat surface of the master work (S106). As a result, when there is no portion where the height of the valve seat surface on which the build-up layer 122 is formed is lower than the height of the valve seat surface of the master work, the determination unit 67 determines that there is no lacking wall 130 (S107). ). On the other hand, when there is a portion where the height of the valve seat surface on which the built-up layer 122 is formed is lower than the height of the valve seat surface of the master work, the determination unit 67 determines that there is a lack of thickness (S108). ).
[0121]
The finally calculated thickness of the build-up layer 122 to be scraped off and the determination result of the presence or absence of the missing wall 130 are displayed on the display unit 50 (S109).
[0122]
As a result, the overlay layer 122 on the valve seat surface can be appropriately managed.
[0123]
FIG. 22 is a flowchart showing a process for determining the thickness of the built-up layer 122 remaining after finishing, the presence / absence of the exposed base material, and the positional accuracy of the valve seat pilot hole.
[0124]
The shape of the valve seat of the master work is first measured, and the measurement result and the position of the rotary shaft are stored in the first storage unit 63, as in the case of FIG. 21 (S201, S202). The measurement result is point sequence data indicating the cross-sectional shape of the valve seat of the master workpiece, and is corrected by the distortion correction unit 62.
[0125]
Next, the valve seat surface (base material shape) after the formation of the valve seat pilot hole (before the build-up layer 122) is measured (S203). The measurement result is stored in the second storage unit 64.
[0126]
The difference calculation unit 65 obtains the measurement result of the valve seat surface of the master work (values of the reference lines 126, 127, and 128) and the measurement result 120a of the valve seat surface after formation of the pilot hole (before formation of the overlay layer 122). Compare (S204). Actually, the value of the measurement result 120a of the valve seat surface after the formation of the pilot hole (before the formation of the overlay layer 122) was subtracted from the value of the measurement result of the valve seat surface of the master work (reference lines 126, 127, 128). The value is the thickness of the built-up layer 122 remaining after finishing.
[0127]
Further, the determination unit 67 determines that the measurement result 122a of the valve seat surface of the master work is based on the measurement result 120a of the valve seat surface of the work after formation of the pilot hole (before formation of the overlay layer 122) based on the difference result. It is determined whether there is a portion where the height of the valve seat surface after the formation of the pilot hole is higher than the height of the valve seat surface of the master work (S205). As a result, if there is a part where the valve seat surface height of the workpiece after forming the pilot hole is higher than the height of the valve seat surface of the master workpiece, the build-up layer is all scraped off and the base material is exposed by finishing. It is determined that this will occur (S206).
[0128]
Further, based on the measurement result of the valve seat surface after the pilot hole is formed over the entire circumference, the center runout amount is calculated, and the precision of the pilot hole position is calculated from the core runout amount (S207, S208). The determination unit 67 determines whether the position accuracy of the pilot hole shape is lower than a predetermined value based on the calculation result. If the position accuracy does not reach the predetermined value, it is determined that the pilot hole position is poor (S209, S210), and if the position accuracy is higher than the predetermined value, it is determined to be a non-defective product (S209, S211).
[0129]
The determination result is displayed on the display unit 50 (S212). Thereby, management of the pilot hole formation process of a valve seat can be performed appropriately.
[0130]
As is clear from the above description, the present embodiment can inspect and inspect the valve seat surface using the sensor head 10 of the light-cutting sensor composed of the slit light source unit 12 and the visual recognition unit 14. This eliminates the need to irradiate the slit light 90 perpendicularly to the valve seat surface, thereby making it possible to widen the visual field of the visual recognition unit 14. Furthermore, it is configured to correct distortion caused by the oblique irradiation of the slit light onto the valve seat surface and to measure an accurate cross-sectional shape. As a result, an accurate cross-sectional shape can be measured even when inspecting the shape of a curved surface such as the valve seat surface after the build-up layer 122 is formed. In addition, the master shape measurement results are recorded, and by taking the difference from the master shape measurement results, the thickness of the build-up layer, the presence or absence of a lack of defects, the presence or absence of poor base material exposure, etc. are inspected. Since it can be inspected, it can be used to manage a valve seat manufacturing process that requires high dimensional accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a valve seat surface inspection apparatus.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a sensor head.
FIG. 3 is a block diagram illustrating functions of the valve seat surface inspection device.
FIG. 4 is a bottom view of a cylinder head to be inspected.
FIG. 5 is a diagram showing an arrangement relationship between a valve seat and a sensor head.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional shape of a valve seat for each process to be inspected.
FIG. 7 is an explanatory diagram when slit light is irradiated perpendicularly to the valve seat surface.
FIG. 8 is an explanatory diagram when slit light is irradiated obliquely on the valve seat surface.
FIG. 9 is a diagram for explaining the content of correction in a distortion correction unit.
FIG. 10 is a diagram showing the positional relationship of the valve seat sensor head in order to explain the content of correction.
FIG. 11 is a diagram for explaining the content of correction.
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration at the time of initial adjustment for preventing a face core and eccentricity.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration at the time of initial adjustment for adjusting an offset.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the valve seat 110 for showing the measurement contents for estimating the thickness of the built-up layer to be scraped off by finishing and determining the presence or absence of a lacking wall.
FIG. 15 is a diagram showing measurement results of a valve seat surface of a master work and a valve seat surface on which a built-up layer is formed.
FIG. 16 is a diagram for comparing measurement results of a valve seat surface of a master work and a valve seat surface on which a built-up layer is formed.
FIG. 17 is a cross-sectional view of the valve seat 110 for showing the measurement contents for estimating the thickness of the built-up layer remaining after finishing.
FIG. 18 is a diagram for comparing the measurement results of the valve seat surface of the master work and the valve seat surface before the build-up layer is formed.
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a measurement result of a core touch amount.
FIG. 20 is a flowchart showing a shape measurement process of a valve seat surface.
FIG. 21 is a flowchart showing a process for determining the thickness of a built-up layer to be scraped off by finishing and whether or not there is a lack of thickness.
FIG. 22 is a flowchart showing a process for determining the thickness of a built-up layer remaining after finishing and the presence or absence of a base material exposed portion.
[Explanation of symbols]
10 ... sensor head,
12 ... slit light source part,
14 ... visual recognition part,
20 ... Position adjustment part,
22 ... Shim adjustment mechanism
30 ... Rotation drive part,
33 ... Spindle,
34 ... Master Head,
35, 36 ... Gauge,
40 ... input section,
50 ... display section,
60 ... control unit,
61: Point sequence data conversion unit,
62 ... distortion correction unit,
63 ... the first storage unit,
64 ... the second storage unit,
65 ... difference calculation part,
66 ... drive control unit,
67 ... Judgment part,
70 ... Jig,
80 ... work table,
90 ... Slit light,
92 ... cutting line,
100 ... Cylinder head,
110 ... Valve seat,
112 ... Air supply port,
114: exhaust port,
120 ... Valve seat pilot hole (base material),
122 ... overlaying layer
124 ... Workpiece finished according to dimensions (master work)
126, 127, 128 ... reference plane,
130 ...
140 ... Masterpiece for calibration,
141 ... inclined surface,
142. Edge portion.

Claims (5)

バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査装置であって、
バルブシート面にスリット光を照射するスリット光源と、
スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を視認する視認手段と、
バルブシートの中心を回転軸として前記スリット光源および前記視認手段をバルブシート面に対して相対的に回転移動させる駆動手段と、
前記視認手段によって視認された光切断線の画像を点列データに変換する点列データ変換手段と、
バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正する補正手段と、
予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記切削加工前のバルブシート面を視認して得られた補正後の点列データである第２の点列データと、を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる差分手段と、
前記差分手段による差分の結果に基づいて、前記切削加工によって削り取られる肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後に肉盛層の厚さが不十分な部分が発生するか否かを判断する欠肉判断手段と、を有することを特徴とするバルブシート面検査装置。 A valve seat surface inspection device for forming a built-up layer by laser welding in a valve seat pilot hole,
A slit light source for irradiating slit light on the valve seat surface;
Visual means for visually recognizing the light cutting line formed when the slit light hits the valve seat surface;
Driving means for rotating the slit light source and the visual recognition means relative to the valve seat surface with the center of the valve seat as a rotation axis;
Point sequence data conversion means for converting the image of the light cutting line visually recognized by the visual recognition means into point sequence data;
Correction means for correcting distortion of the point sequence data caused by obliquely irradiating the slit light on the valve seat surface ;
First point sequence data that is corrected point sequence data obtained by visually recognizing a master workpiece whose dimensions are known in advance, and after correction obtained by viewing the valve seat surface before the cutting process Storage means for storing second point sequence data which is the point sequence data of
Difference means for taking a difference between the first point sequence data and the second point sequence data stored in the storage unit;
Based on the result of the difference by the difference means, the thickness of the build-up layer scraped off by the cutting process is calculated, and it is determined whether or not a portion with an insufficient build-up layer thickness occurs after the cutting process. A valve seat surface inspection device. バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査装置であって、
バルブシート面にスリット光を照射するスリット光源と、
スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を視認する視認手段と、
バルブシートの中心を回転軸として前記スリット光源および前記視認手段をバルブシート面に対して相対的に回転移動させる駆動手段と、
前記視認手段によって視認された光切断線の画像を点列データに変換する点列データ変換手段と、
バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正する補正手段と、
予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記肉盛層の形成前のバルブシート下穴を視認して得られた補正後の第２の点列データと、を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる差分手段と、
前記差分手段による差分の結果に基づいて、前記切削加工後に残存する前記肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後にバルブシート下穴の母材が露出するか否かを判断する母材露出判断手段と、を有することを特徴とするバルブシート面検査装置。A valve seat surface inspection device for forming a built-up layer by laser welding in a valve seat pilot hole,
A slit light source for irradiating slit light on the valve seat surface;
Visual means for visually recognizing the light cutting line formed when the slit light hits the valve seat surface;
Driving means for rotating the slit light source and the visual recognition means relative to the valve seat surface with the center of the valve seat as a rotation axis;
Point sequence data conversion means for converting the image of the light cutting line visually recognized by the visual recognition means into point sequence data;
Correction means for correcting distortion of the point sequence data caused by obliquely irradiating the slit light on the valve seat surface;
The first point sequence data, which is the corrected point sequence data obtained by visually recognizing the master work whose dimensions have been clarified in advance, and the valve seat pilot hole before formation of the overlay layer are obtained by visual recognition. Storage means for storing the corrected second point sequence data;
Difference means for taking a difference between the first point sequence data and the second point sequence data stored in the storage unit;
Based on the difference result by the difference means, the thickness of the build-up layer remaining after the cutting process is calculated, and the base material for determining whether the base material of the valve seat pilot hole is exposed after the cutting process an exposure determining means, features and to Luba Rubushito surface inspection apparatus that has a. さらに、前記補正手段によって補正された点列データの芯振れの量に基づいてバルブシートの位置精度を算出する位置精度算出手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のバルブシート面検査装置。 Furthermore, the valve seat surface according to claim 1 or 2, characterized in that it has a position accuracy calculation means for calculating a positional accuracy of the valve seat based on the amount of runout of point sequence data corrected by said correction means Inspection device. バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査方法であって、
スリット光源および視認手段をバルブシートの中心を回転軸として回転するとともに、スリット光源によってバルブシート面にスリット光を照射し、スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を前記視認手段によって視認し、視認された光切断線に基づいて点列データに変換し、バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正するものであり、
予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記切削加工前のバルブシート面を視認して得られた補正後の点列データである第２の点列データと、を記憶する段階と、
前記記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる段階と、
前記差分の結果に基づいて、前記切削加工によって削り取られる肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後に肉盛層の厚さが不十分な部分が発生するか否かを判断する段階と、を有することを特徴とするバルブシート面検査方法。 A valve seat surface inspection method when forming a built-up layer by laser welding in a valve seat pilot hole,
The slit light source and the visual recognition means rotate around the center of the valve seat as a rotation axis, and the slit light source irradiates the slit light to the valve seat surface, and the visual cutting means visually recognizes the light cutting line formed when the slit light hits the valve seat surface. Then, it is converted into point sequence data based on the visually recognized light cutting line, and the distortion of the point sequence data due to the oblique irradiation of the slit light on the valve seat surface is corrected ,
First point sequence data that is corrected point sequence data obtained by visually recognizing a master workpiece whose dimensions are known in advance, and after correction obtained by viewing the valve seat surface before the cutting process Storing the second point sequence data which is the point sequence data of
Taking the difference between the stored first point sequence data and the second point sequence data;
Calculating the thickness of the build-up layer scraped off by the cutting process based on the result of the difference, and determining whether or not a portion having an insufficient build-up layer thickness occurs after the cutting process; , the valve seat surface inspection method characterized by having a. バルブシート下穴にレーザー溶接により肉盛層を形成し、切削加工する際のバルブシート面検査方法であって、
スリット光源および視認手段をバルブシートの中心を回転軸として回転するとともに、スリット光源によってバルブシート面にスリット光を照射し、スリット光がバルブシート面に当たって形成される光切断線を前記視認手段によって視認し、視認された光切断線に基づいて点列データに変換し、バルブシート面にスリット光が斜めに照射されることによる前記点列データの歪みを補正するものであり、
予め寸法が明らかとなっているマスターワークを視認して得られた補正後の点列データである第１の点列データと、前記肉盛層の形成前のバルブシート下穴を視認して得られた補正後の第２の点列データと、を記憶する段階と、
前記記憶された前記第１の点列データと前記第２の点列データとの差分をとる段階と、
前記差分の結果に基づいて、前記切削加工後に残存する前記肉盛層の厚さを計算し、前記切削加工後にバルブシート下穴の母材が露出するか否かを判断する段階と、を有することを特徴とするバルブシート面検査方法。 A valve seat surface inspection method when forming a built-up layer by laser welding in a valve seat pilot hole,
The slit light source and the visual recognition means rotate around the center of the valve seat as a rotation axis, and the slit light source irradiates the slit light to the valve seat surface, and the visual cutting means visually recognizes the light cutting line formed when the slit light hits the valve seat surface. Then, it is converted into point sequence data based on the visually recognized light cutting line, and the distortion of the point sequence data due to the oblique irradiation of the slit light on the valve seat surface is corrected ,
The first point sequence data, which is the corrected point sequence data obtained by visually recognizing the master work whose dimensions have been clarified in advance, and the valve seat pilot hole before formation of the overlay layer are obtained by visual recognition. Storing the corrected second point sequence data; and
Taking the difference between the stored first point sequence data and the second point sequence data;
Calculating the thickness of the build-up layer remaining after the cutting process based on the result of the difference, and determining whether the base material of the valve seat pilot hole is exposed after the cutting process. The valve seat surface inspection method characterized by the above-mentioned.
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