JP7044682B2 - レーザ肉盛り加工部品の検査方法 - Google Patents

Description

本発明はレーザ肉盛り加工部品の検査方法に関する。

内燃機関のシリンダヘッドなどの部品ではレーザ肉盛り加工が行われる。例えばアルミニウム（Ａｌ）合金製のシリンダヘッドに銅（Ｃｕ）合金など異なる材料をレーザクラッド加工などで接合し、バルブシートを形成する。カメラを用いて部品を撮像することで肉盛り層の検査を行う（例えば特許文献１）。

特開２０１７－１９００２号公報

撮像のために光源から部品に光を照射する。しかし、穴の奥に十分な光を照射することは難しく、鮮明に撮像することが困難なことがある。この結果、精度の高い検査が難しくなる。そこで、精度の高い検査が可能なレーザ肉盛り加工部品の検査方法を提供することを目的とする。

上記目的は、レーザ肉盛り加工部品の検査方法であって、前記レーザ肉盛り加工部品は第１の穴と第２の穴とを有し、前記第１の穴と前記第２の穴とは連続しており、前記レーザ肉盛り加工部品の外側から奥に向けて、前記第２の穴と前記第１の穴とがこの順に並び、前記第２の穴の内壁にレーザ肉盛り加工が行われ、光を反射する反射部材は先端部と基端部とを有し、前記第１の穴に前記反射部材の先端部を挿入することで、前記反射部材の前記基端部が前記第２の穴の内壁に接触しないように、前記反射部材を前記第２の穴の内部に配置する工程と、前記反射部材を配置する工程の後、前記第２の穴に光を照射する工程と、前記光を照射する工程の後、撮像部により前記第２の穴を撮像する工程と、を有するレーザ肉盛り加工部品の検査方法によって達成できる。

精度の高い検査が可能なレーザ肉盛り加工部品の検査方法を提供できる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は検査装置を例示する模式図である。 図２は反射ピン付近の拡大図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は反射ピンの例を示す図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は反射ピンの例を示す図である。

以下、図面を参照して本実施形態の検査方法について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は検査装置を例示する模式図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、検査対象はレーザ肉盛り加工後のシリンダヘッド１０である。

シリンダヘッド１０は例えばＡｌなどの金属で形成されている。シリンダヘッド１０の穴１２は吸気ポートまたは排気ポートとして機能する。穴１２の壁面にはレーザ肉盛り加工が行われる。例えばＣｕなどの金属粉を供給し、レーザ光を照射することで、バルブシートが形成される。検査装置は肉盛り加工部分を撮影し、画像に基づいて欠陥などがないか調べる。

図１（ｂ）に示すように、検査装置１００は、支柱２０、着脱装置２２、カメラ２４、照明２６、反射ピン３０（反射部材）、および制御部４０を備える。

着脱装置２２およびカメラ２４はそれぞれアームを介して支柱２０に連結されて、上下および水平方向に移動可能である。

図１（ａ）に示すように、着脱装置２２の先端部は反射ピン３０のクランプ部に挿入可能である。着脱装置２２を用いて反射ピン３０をシリンダヘッド１０の穴１２に装着する。

カメラ２４は例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラであり、制御部４０に接続されている。制御部４０は例えばコンピュータでありカメラ２４が撮像する画像に基づいて、シリンダヘッド１０の肉盛り加工の良否判定を行う。また、制御部４０は着脱装置２２およびカメラ２４の位置を制御してもよい。

図１（ｂ）に示すように、照明２６は例えばドーム型であり、シリンダヘッド１０を覆う。例えば照明２６の内壁全体からシリンダヘッド１０に向けて光が照射される。照明２６には、照明２６を貫通する穴２８が設けられている。シリンダヘッド１０は、穴１２、穴２８およびカメラ２４が直線で結ばれるように配置される。なお、反射ピン３０をシリンダヘッド１０に着脱する際は、照明２６を取り外すことができる。

図２は反射ピン３０付近の拡大図である。図２に示すように、反射ピン３０は先細りのテーパ形状を有する。穴１２の奥から出口側にかけて反射ピン３０の先端部３４および基端部３６が配置される。先端部３４および基端部３６はそれぞれ円柱形状を有する。

反射ピン３０はシリンダヘッド１０の穴１２および１４に挿入されている。穴１４はバルブが配置される部分であり、穴１２に接続している。反射ピン３０の先端部３４が穴１４に挿入されることで、反射ピン３０が固定される。反射ピン３０の軸線は穴１２および１４の軸線に一致する。反射ピン３０の最大の直径は穴１２の最小の直径よりも小さい。

基端部３６は先端部３４より太く、穴１２の内壁に接触せず、かつ内壁に対向する。反射ピン３０のうち穴１２の出口側の表面にはクランプ部３２が設けられている。クランプ部３２に着脱装置２２を挿入することができる。反射ピン３０は金属製でもプラスチック製でもよく、表面の光の反射率がシリンダヘッド１０の反射率よりも高い。

次に検査について説明する。まず図１（ａ）に示すように、レーザ肉盛り加工後のシリンダヘッド１０を支柱２０付近に配置する。着脱装置２２を用いて、反射ピン３０をシリンダヘッド１０の穴１２に配置する。着脱装置２２をシリンダヘッド１０から遠ざけ、照明２６をシリンダヘッド１０にかぶせる。このとき、照明２６の穴２８と穴１２とが同一直線上になるように、照明２６を配置する。さらに、穴１２および穴２８と同一直線上にカメラ２４を配置する。

照明２６からシリンダヘッド１０に向けて光を照射する。照明２６からの光は反射ピン３０で反射され、穴１２の内部を照らす。照明２６の点灯後、カメラ２４で穴１２の画像を撮像する。制御部４０はカメラ２４から画像を取り込み、画像に基づいてレーザ肉盛り加工部分の良否判定を行う。

以上、本実施形態によれば、レーザ肉盛り加工が行われた穴１２に反射ピン３０を挿入し、照明２６から光を照射し、カメラ２４で穴１２の肉盛り部分を撮像する。反射ピン３０が照明２６から照射される光を反射するため、反射ピン３０を用いない場合に比べて、穴１２の奥まで光が届きやすい。図２に示す穴１２の出口付近の内壁１２ａは照明２６の光で照らされる。奥の内壁１２ｂには照明２６の光が届きにくいが、反射ピン３０で反射された光で照らされる。したがって輝度が高くなり、カメラ２４は鮮明な画像を撮像することができる。制御部４０は当該画像に基づいて検査を行うため、検査の精度が向上する。

クランプ部３２に着脱装置２２を差し込むことで、反射ピン３０の着脱が可能である。また基端部３６に冶具を接触させなくてよいため、基端部３６の表面が傷つきにくい。

反射ピン３０の材料は金属でも絶縁体でもよく、照明２６の光に対して高い反射率を有するものであればよい。特に反射率がシリンダヘッド１０よりも高いことが好ましい。

図３（ａ）から図４（ｂ）は反射ピンの例を示す図である。図３（ａ）の反射ピン３０は図１（ａ）から図２に示したものと同じであり、円柱型の基端部３６を有する。図３（ｂ）に示す反射ピン３０ａは基端部３６ａを有する。基端部３６ａはドーム型であり、外側に湾曲した曲面を含む。図４（ａ）に示す反射ピン３０ｂは基端部３６ｂを有する。基端部３６ｂは先端部３４に向けて広がるような斜面である。図４（ｂ）に示す反射ピン３０ｃは基端部３６ｃを有する。基端部３６ｃはくびれ型であり、内側に窪んだ曲面を含む。

穴１２の内壁は複数の角度を有して曲がっている。基端部３６ａ～３６ｃにより角度をつけて光を反射させることで、穴１２の内側をより明るく照らすことができる。なお、反射ピンの形状は図３（ａ）から図４（ｂ）に示したものに限定されず、穴１２の形状などに応じて適切なものとすればよい。また反射ピンの直径および長さなどは穴１２の大きさに応じて変更すればよい。ドーム型の照明２６から光を照射することで乱反射光が発生し、穴１２を均一に照らすことができる。照明２６はドーム型でなくてもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ シリンダヘッド
１２、１４、２８ 穴
１２ａ、１２ｂ 内壁
２０ 支柱
２２ 着脱装置
２４ カメラ
２６ 照明
３０、３０ａ～３０ｃ 反射ピン（反射部材）
３２ クランプ部
３４ 先端部
３６、３６ａ～３６ｃ 基端部
４０ 制御部
１００ 検査装置

Claims (1)

1. レーザ肉盛り加工部品の検査方法であって、
   前記レーザ肉盛り加工部品は第１の穴と第２の穴とを有し、
   前記第１の穴と前記第２の穴とは連続しており、
   前記レーザ肉盛り加工部品の外側から奥に向けて、前記第２の穴と前記第１の穴とがこの順に並び、
   前記第２の穴の内壁にレーザ肉盛り加工が行われ、
   光を反射する反射部材は先端部と基端部とを有し、
   前記第１の穴に前記反射部材の先端部を挿入することで、前記反射部材の前記基端部が前記第２の穴の内壁に接触しないように、前記反射部材を前記第２の穴の内部に配置する工程と、
   前記反射部材を配置する工程の後、前記第２の穴に光を照射する工程と、
   前記光を照射する工程の後、撮像部により前記第２の穴を撮像する工程と、を有するレーザ肉盛り加工部品の検査方法。
   

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