[发明专利]曲轴的检查方法和装置

说明书

提供一种将缺肉、凹痕等在曲轴局部产生的缺陷与遍及曲轴的全长的弯曲、扭转加以区别地高精度地进行检测的检查方法等。本发明包括以下步骤：通过光学式的三维形状测定装置(1)获取遍及曲轴(S)的测定对象区域全长的三维点群数据；将获取到的三维点群数据分割为沿与曲轴的旋转中心轴(L)平行的方向的多个小区域，来生成多个小区域三维点群数据；针对所生成的每个小区域三维点群数据，使小区域三维点群数据分别以与曲轴的表面形状模型之间的距离最小的方式进行平行移动和旋转移动来叠加于表面形状模型；以及基于叠加后的小区域三维点群数据与表面形状模型之间的距离来检测曲轴的缺肉等局部的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种对汽车的发动机等中使用的曲轴在其制造工序中进行检查的方法和装置。特别是，本发明涉及一种能够将缺肉、凹痕等在曲轴局部产生的缺陷与遍及曲轴全长的弯曲、扭转加以区别地高精度地进行检测的曲轴的检查方法和装置。

背景技术

利用上下模具对加热后的原材料进行压制来进行模锻，由此使包含毛边的锻件成型，之后将毛边去除，实施喷丸处理来制造曲轴。通过这些制造工序制造出的曲轴在被组装到汽车的发动机等中时，被实施切削以能够适当地进行组装。

图1是示意性地表示曲轴的一例(串联四缸发动机用曲轴)的图。图1的(a)是从曲轴S的旋转中心轴L的方向观察到的主视图，图1的(b)是从与旋转中心轴L正交的方向观察到的侧视图。

如图1所示，曲轴S具备多个轴颈S3、设置于绕旋转中心轴L的规定角度的位置的用于安装连杆(未图示)的多个销S1以及用于将相邻的销S1与轴颈S3连接的多个臂S2。臂S2有时具备平衡重(counterweight)，以取得旋转平衡。在图1所示的例子中，所有的臂S2都具备平衡重。销S1的截面形状是以从曲轴S的旋转中心轴L离开的位置为中心的圆形，轴颈S3的截面形状是以曲轴S的旋转中心轴L为中心的圆形。臂S2的截面形状是左右对称或非对称的复杂的形状。

如上述那样，曲轴的形状复杂，因此在进行锻造时，有时由于原材料尺寸的变动、原材料温度的不均匀、锻造作业的变动等而发生原材料未被填充至模具的端部的被称为缺肉的缺陷、遍及曲轴的全长的弯曲、扭转。另外，在对曲轴进行处理时，还存在与搬运设备等接触而产生凹痕的情况。因此，在曲轴的制造工序中，在实施切削之前，将曲轴的实际形状与基准形状进行比较来进行检查，以判定是否合格。

作为判定曲轴是否合格的基准，能够列举：

(a)曲轴的弯曲和扭转在规定的允许范围内；

(b)不存在无法确保足够的切削余量的深度的缺肉、凹痕。

如上述(a)那样，曲轴的弯曲和扭转在规定的允许范围内成为判定是否合格的基准之一的理由是：当曲轴的弯曲大或扭转大而销的设置位置相对于规定角度大幅地偏离时，在后续工序中无论实施哪种加工都难以实现作为最终产品的尺寸精度、重量平衡。

另外，如上述(b)那样，不存在无法确保足够的切削余量的深度的缺肉、凹痕成为判定是否合格的基准之一的理由是：当切削余量过小时，在后续工序中实施切削的余地少，难以实现作为最终产品的尺寸精度、重量平衡。

在以往的检查曲轴的方法中，将形成为与销及臂的基准形状一致的各板规(plategauge)分别紧靠于曲轴的要检查的销和臂，用标尺测定各板规与销及臂之间的间隙，如果该间隙的尺寸(形状误差)在允许范围内，则将该曲轴判定为合格。使用形成为与销及臂的基准形状一致的板规，通过操作员的手动作业来进行该方法，因此具有不仅检查精度产生个体差异、而且检查需要大量的时间这样的问题。因此，为了自动地进行准确的检查，提出了各种曲轴的检查方法。

在专利文献1中提出了如下一种方法：将一维图像传感器以其受光元件排列方向为与曲轴的长边方向正交的方向的方式配置在曲轴的一侧，将光源配置在另一侧，使一维图像传感器沿曲轴的长边方向移动，基于一维图像传感器的检测结果来计算曲轴的规定部分的长边方向尺寸。