JPH061182B2 - カム面の検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、カムシャフトのカム面の欠陥を視覚的に検
査する装置に関する。

従来の技術と発明が解決しようとする問題点 例えば内燃機関のカムシャフトについては、鋳造段階で
の巣や黒皮残りといつた表面欠陥がないことが重要であ
り、それらの検査は切削加工後に人為的目視検査によっ
て行なわれているのが一般的である。

このような人為的目視検査は作業能率の面で劣るばかり
でなく、作業者の肉体的、精神的状態によっては欠陥を
見落とすこともあり、検査結果の信頼性の面で必ずしも
十分でない。

また、上記のような人為的目視検査に代わるものとし
て、ラインセンサー等の撮像装置を用いて視覚的な欠陥
検査を行なうようにしたシステムが例えば特願昭６０−
３６２２１号として本出願人により提案されている。

この場合、カム面上の検査すべき点（線）の法線と撮像
装置の光軸とを一致させる必要があり、特願昭６０−３
６２２１号においてはカムシャフトの回転運動と同期さ
せてカム面に対する撮像装置の姿勢を制御している。

しかしながら、撮像装置の姿勢（角度）を制御すること
は装置の複雑化を招くばかりでなく、カムシャフトの回
転に対する追従速度にも限界があるため、検査の高速化
が図れない。

問題点を解決するための手段 本発明は、撮像装置による視覚的な欠陥検査を基本とし
た上で、検査精度が高く、しかも高速化を可能とした装
置を提供しようとするものである。

具体的には、複数のカム面を備えたカムシャフトのカム
面を、例えばラインセンサー等を主体とする撮像装置に
より走査して、そのカム面の表面欠陥を検査する装置で
あって、そのカムシャフトを回転駆動させる回転駆動手
段と、カムシャフトの中心線と直交する光軸を備えた撮
像装置と、検査すべきカム位置に応じて前記カムシャフ
トと撮像装置とをカムシャフトと平行な軸線方向に相対
的にシフトさせるシフト手段と、カムシャフトの回転運
動と併せてカムシャフトの中心線および撮像装置の光軸
のいずれにも直交する方向にカムシャフトを移動させる
送り手段と、上記の回転駆動手段および送り手段を同期
制御する同期制御手段とを備えている。

そして、その同期制御手段は、カムシャフトの回転角位
置と、その回転角位置でのカム面上の検査すべき点の法
線と撮像装置の光軸とを相互に一致させるのに必要なカ
ムシャフトの前記直交方向の移動量との関係が、予め規
定された位置指令データをもとに、回転駆動手段に対し
回転位置指令を与えつつ前記送り手段に送り位置指令を
与えて、カム面上の検査すべき点の法線と撮像装置の光
軸とが一致するように制御する機能を有する。

作用 上記の構成によれば、１つのカム面を検査するかぎりに
おいては撮像装置は固定されているものとみなすことが
できる。したがって、定位置にある撮像装置に対して、
カムシャフト自体が回転し、かつこの回転と同期してカ
ムシャフトが径方向に移動することで、撮像装置による
走査が行なわれることになる。

そして、１つのカム面についての検査が終了した時点で
初めて撮像装置とカムシャフトとが軸方向に相対移動
し、次のカム面の走査に移行することになる。

実施例 第１図〜第５図は本発明のより具体的な一実施例を示す
図である。

第２図〜第５図において、１はベース、３はベース１上
のレール２に載置されたスライドベースである。ベース
１の背面にはモータ４が配設されており、モータ４によ
って回転駆動されるボールスクリューシャフト５は、ス
ライドベース３側に固定されたボールスクリューナット
６に噛み合っている。したがって、モータ４のはたらき
によりスライドベース３がレール２上を矢印Ｘ方向にス
ライドする。

スライドベース３上にはヘッドストック７とテールスト
ック８とが対向配置されており、ヘッドストック７には
シリンダ９のはたらきにより往復動するヘッドセンタ10
が、テールストック８には同じくシリンダ11のはたらき
により往復動するテールセンタ12が設けられている。そ
して、これらヘッドセンタ10とテールセンタ12とにより
カムシャフトＳを両端支持している。

13は前記ヘッドセンタ10が内挿されたドライブシャフト
で、ドライブシャフト13の先端には該ドライブシャフト
13とカムシャフトＳとの相対回転を阻止するためのドッ
グ14が設けられている一方、後端には歯付きプーリ15が
設けられている。

ヘッドストック７にはモータ16が配設されており、その
モータ出力軸には歯付きプーリ17が設けられている。そ
して、両プーリ15，17の間には歯付きベルト18が巻き掛
けられていることから、モータ16のはたらきによりカム
シャフトＳが回転駆動される。

以上のように、モータ16やプーリ15，17等を含むヘッド
ストック７がカムシャフトＳを回転駆動させる回転駆動
手段19を構成し、さらに前述したモータ４やボールスク
リューシャフト５およびスライドベース３等で、カムシ
ャフトＳを矢印Ｘ方向に移動させる送り手段20を構成す
る。

ここで、カムシャフトＳは後述するように回転運動と同
期して矢印Ｘ方向の送りが与えられるものであるから、
モータ４と１６とは第３図に示した同期制御手段として
のＮＣ制御装置４０によりいわゆる２軸同時制御され
る。

ベース１の上部にはサブベース21があり、このサブベー
ス21には一対のガイドレール22が取り付けられているほ
か、モータ23によって回転駆動されるボールスクリュー
シャフト24がブラケット25を介して支持されている。そ
して、ガイドレール22とボールスクリューシャフト24に
支持されるかたちでキャリア26が配設されており、キャ
リア26にＣＣＤその他の固体撮像素子を主体とする一次
元の撮像装置（以下、これをカメラと称する）27が取り
付けられているものである。

すなわち、ガイドレール22とボールスクリューシャフト
24はカムシャフトＳの中心線と平行であり、かつカメラ
27の光軸ＯはカムシャフトＳの中心と直交する関係にあ
る。そして、キャリア26に設けたボールスクリューナッ
ト28がボールスクリューシャフト24に螺合していること
から、モータ23のはたらきによりカメラ27がガイドレー
ル22に沿って矢印Ｙ方向にスライドすることになる。

以上のように、モータ23、ボールスクリューシャフト24
およびキャリア26等により、カメラ27を矢印Ｙ方向にシ
フトさせるためのシフト手段29を構成する。

尚、30はキャリア26の下端に設けられたスポット照明装
置である。

このように構成された検査装置は次のように作用する。

先ず、カムシャフトＳは図示外のハンドリング装置によ
り検査位置にセットされ、ヘッドセンタ10およびテール
センタ12によりその両端が支持される。

また、カメラ27は、図示外のシフト制御装置からカムシ
ャフトＳの種別に関する指令が与えられることで、モー
タ23のはたらきにより検査すべきカム面Ｃに対応する位
置までシフトする。そして、後述するように１つのカム
面Ｃについての走査が完了すると、順次、次のカム面Ｃ
と対応する位置までシフトする。

ここで、第１図に示すようにカメラ27によりカムシャフ
トＳのカム面Ｃを走査して検査するにあたり、カム面Ｃ
上の検査すべき点（線）の接線と直交する線、すなわち
法線Ｑとカメラ27の光軸Ｏとを同一軸線上に位置させる
必要がある。

そこで、モータ16によりカムシャフトＳを回転駆動させ
る一方で、カムシャフトＳの回転運動と同期させてカム
シャフトＳに水平方向（矢印Ｘ方向）の送りを与える。
このカムシャフトＳの矢印Ｘ方向の送りは、モータ４の
はたらきによりスライドベース３を水平移動させること
で与えられる。

つまり、第３図に示した同期制御手段としてのＮＣ制御
装置４０には、カムシャフトＳの回転角位置と、その回
転角位置でのカム面Ｃ上の検査すべき点の法線Ｑとカメ
ラ２７の光軸Ｏとを相互に一致させるのに必要なカムシ
ャフトＳのＸ方向の移動量との関係がＮＣデータ（位置
指令データ）として予め規定されていることから、この
ＮＣデータをもとに回転駆動手段１９のモータ１６に回
転位置指令を与えつつ送り手段２０のモータ４に送り位
置指令を与えて、実質的にカムシャフトＳの回転運動と
矢印Ｘ方向の送りとを同時制御し、カム面Ｃを走査すべ
きカメラ27の光軸Ｏと、そのカム面Ｃ上の走査すべき点
の法線Ｑとが一致するように制御する。

例えば第１図において、カムシャフトＳがＧ₁位置から
θ方向に回転する過程についてみると、そのカム面Ｃ上
の検査すべき点をａ〜ｆ、点ａ〜ｆにそれぞれ対応する
接線をＡ〜Ｆとすると、各点ａ〜ｆの接線がＡからＦに
変化する過程でその接線Ａ〜Ｆに直交する線（法線）Ｑ
がカメラ27の光軸Ｏと一致するように、カムシャフトＳ
の中心がPa〜Pfの間で変化することになる。

この場合、カムシャフトＳの回転に応じてカメラ27から
被写体であるカム面Ｃまでの距離が変化することになる
が、その変化量はカメラ27の光学系の被写界深度内にあ
るために十分にカバーされる。

そして、カメラ27にて走査したカム面Ｃに巣あるいは黒
皮残りといった欠陥があると、カメラ27の光学系の受光
量変化から不良品と判定され、そのカムシャフトＳは検
査後に良品と選別されることになる。

以上のようにして１つのカム面Ｃの検査が完了すると、
モータ23のはたらきによりカメラ27が次のカム面Ｃに対
応する位置までシフトして上記と同様の動作を繰り返
す。

尚、カムシャフトＳは前述したカム面Ｃのほかにジャー
ナル部Ｊを備えているのが普通であるため、カム面Ｃの
検査と併せてジャーナル部Ｊの検査も行なうことができ
る。

発明の効果 本発明によれば、撮像装置によりカム面を走査して検査
するにあたり、カム面上の検査すべき点の法線と撮像装
置の光軸とが一致するように、カムシャフトを回転させ
つつ径方向の送りを与えるようにしたものである。

したがって、従来と比べ装置の簡素化が図れるほか、検
査ラインの高速化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す説明図、第２図は本発明の
一実施例を示す正面図、第３図は第２図の平面図、第４
図は第２図の右側面図、第５図は第２図の左側面図であ
る。 ３…スライドベース、４…モータ、９…シリンダ、10…
ヘッドセンタ、11…シリンダ、12…テールセンタ、13…
ドライブシャフト、16…モータ、19…回転駆動手段、20
…送り手段、23…モータ、26…キャリア、27…撮像装置
としてのカメラ、29…シフト手段、40…同期制御手段と
してのＮＣ制御装置、Ｓ…カムシャフト、Ｃ…カム面、
Ｏ…光軸、Ｑ…法線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のカム面を備えたカムシャフトのカム
   面を撮像装置により走査して、そのカム面の表面欠陥を
   検査する装置において、 カムシャフトを回転駆動させる回転駆動手段と、 カムシャフトの中心線と直交する光軸を備えた撮像装置
   と、 検査すべきカム位置に応じて前記カムシャフトと撮像装
   置とをカムシャフトと平行な軸線方向に相対的にシフト
   させるシフト手段と、 カムシャフトの回転運動と併せてカムシャフトの中心線
   および撮像装置の光軸のいずれにも直交する方向にカム
   シャフトを移動させる送り手段と、 カムシャフトの回転角位置と、その回転角位置でのカム
   面上の検査すべき点の法線と撮像装置の光軸とを相互に
   一致させるのに必要なカムシャフトの前記直交方向の移
   動量との関係が予め規定された位置指令データをもと
   に、回転駆動手段に対し回転位置指令を与えつつ送り手
   段に送り位置指令を与えて、カム面上の検査すべき点の
   法線と撮像装置の光軸とが一致するように制御する同期
   制御手段、 とを備えたことを特徴とするカム面の検査装置。