特許 6276168 バルブステムの判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6276168

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】バルブステムの判定方法

(51)【国際特許分類】

   F01L 3/24 20060101AFI20180129BHJP

   F01L 3/02 20060101ALI20180129BHJP

   G01N 21/952 20060101ALI20180129BHJP

【ＦＩ】

   F01L3/24 B

   F01L3/02 J

   G01N21/952

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-241345(P2014-241345)

(22)【出願日】2014年11月28日

(65)【公開番号】特開2016-102452(P2016-102452A)

(43)【公開日】2016年6月2日

【審査請求日】2017年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金田 亮

(72)【発明者】

【氏名】腰水 孝英

(72)【発明者】

【氏名】明官 健治

【審査官】 菅家 裕輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−４７０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３６８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−６６４１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ ３／００ − ３／２４

Ｇ０１Ｎ ２１／９５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブガイドと摺動するエンジンバルブのステム部の表面状態について判定するバルブステムの判定方法であって、
前記ステム部を撮影してグレースケール画像を取得し、
このグレースケール画像の濃淡度が予め設定した閾値よりも淡い側の値であるときに、前記ステム部の表面に生成している酸化スケール層の厚みが、予め設定した基準を満たすと判定する、ことを特徴とするバルブステムの判定方法。

【請求項2】

請求項１に記載のバルブステムの判定方法において、
前記グレースケール画像の濃淡度と、前記バルブガイドの摩耗量との相関関係には、濃淡度の変化に対する摩耗量の変化の度合いが急変する範囲が存在し、この範囲内において前記基準に対応するように前記濃淡度の閾値が設定されている、バルブステムの判定方法。

【請求項3】

請求項１または２のいずれかに記載のバルブステムの判定方法において、
前記グレースケール画像においてステム部の長手方向に広く、周方向には狭い予め設定した領域における濃淡度の平均値に基づき、前記酸化スケール層の厚みについて判定する、バルブステムの判定方法。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載のバルブステムの判定方法において、
前記エンジンバルブのステム部を撮影する際に、このステム部と並行して延びるバー型の照明を用い、かつ、当該ステム部の長手方向に見て、前記照明からの照射光が前記ステム部へ入射する方向を、その正反射光の軸線が撮像レンズの光軸と合致しないように設定する、バルブステムの判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばエンジンの動弁系に用いられる吸気バルブや排気バルブなど（まとめてエンジンバルブともいう）のステム部の判定方法に関し、特に、バルブガイドへの攻撃性と相関のあるステム部の表面状態についての判定に係る。

【背景技術】

【0002】

従来より一般にエンジンバルブは、耐熱鋼によって形成されるとともに、筒状のバルブガイドの内周面と高速での摺動を繰り返すステム部の外周面に、耐摩耗性を確保するために窒化処理や酸化処理などの硬化処理が施されている。例えば、特許文献１の段落０００２および図３（ａ）（ｂ）に開示されるように、まず、成型したエンジンバルブのステム部を、表面の平均的な粗さが所定値になるように研削した後に、窒化処理を施して硬質の窒化層を形成する。

【0003】

そして、同文献の図３（ｃ）に示されているように仕上げ研磨を行い、窒化層の表面の粗さの山の部分と、表面に付着している硬質の微粒子とを除去する。この仕上げ研磨の工程では、窒化層の表面に生成されている酸化スケール層の一部が削り取られるとともに、その表層付近に埋没している硬質の微粒子も削り取られることになる。

【0004】

このようにステム部の表面に仕上げ研磨を施して平滑化させるのは、エンジンバルブを動弁系に組み込んだ状態で、ステム部が摺動するバルブガイドへの攻撃性を低下させて、耐摩耗性について予め設定した基準を満たすようにするためである。このため、従来までは一般的に、製造したエンジンバルブの抜き取り検査を行い、ステム部の表面状態を確認するようにしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−４７０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記のように抜き取りでエンジンバルブを検査する際には、例えばステム部を切断し、電子顕微鏡を用いて酸化スケール層の状態を確認する必要があり、高価な電子顕微鏡が必要になる。また、電子顕微鏡によって酸化スケール層を観察し、その状態からバルブガイドへの攻撃性について正確に判定することは容易ではなく、かなり熟練を要する作業であった。

【0007】

そこで、本発明は、エンジンバルブのステム部によるバルブガイドへの攻撃性を正確に判定できるようにしながら、そのために必要な労力や設備コストは低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するために本発明の発明者は、エンジンバルブのステム部の表面状態とバルブガイドへの攻撃性との相関について繰り返し実験、研究を重ねた結果、窒化処理の際にステム部の表面に生成している酸化スケール層の厚みとバルブガイドへの攻撃性との間に強い相関を見出した。

【0009】

そして、黒色の酸化スケール層の厚みの変化が、その表面の明暗の変化として表れることに着目し、ステム部の表面の明暗の度合いによって酸化スケール層の厚み、すなわち、バルブガイドへの攻撃性を判定するようにしたものである。

【0010】

具体的に本発明は、バルブガイドと摺動するエンジンバルブのステム部の表面状態について判定する方法が対象であって、まず、前記ステム部を撮影し、そのグレースケール画像を取得する。そして、このグレースケール画像の濃淡度が予め設定した閾値よりも淡い側の値であるときに、前記ステム部の表面に生成している酸化スケール層の厚みが、予め設定した基準を満たすと判定する。

【0011】

前記の判定方法によると、例えばカメラなどによって撮影したステム部のグレースケール画像の濃淡度、即ちステム部の表面の明暗の度合いに基づいて、そこに生成している酸化スケール層の厚みについて判定することができる。そして、酸化スケール層の厚みは、バルブガイドへの攻撃性と強い相関を有するので、前記の判定結果に基づいて、バルブガイドへの攻撃性が所定の基準を満たすかどうか、容易にかつ正確に判定することができる。

【0012】

つまり、電子顕微鏡など高価な機器を用いることなく、また、熟練を要する困難な作業も必要とせずに、エンジンバルブのステム部の表面に生成している酸化スケール層の厚みについて、言い換えると、ステム部からバルブガイドへの攻撃性について正確に判定することができる。

【0013】

ところで、本発明者は、前記のように酸化スケール層の厚みに応じて変化するグレースケール画像の濃淡度と、バルブガイドの摩耗量（即ちステム部からバルブガイドへの攻撃性）との相関関係には、濃淡度の変化に対する摩耗量の変化の度合いが急変する範囲が存在することに気付いた。このことは、ステム部の仕上げ研磨などによって、酸化スケール層を削り取っていくと、或るところから急にバルブガイドへの攻撃性が低下しなくなる、ということである。

【0014】

そこで、前記の範囲内において前記酸化スケール層の厚みについての基準（言い換えるとステム部からバルブガイドへの攻撃性についての基準）に対応するように、前記濃淡度の閾値を設定し、グレースケール画像の濃淡度が前記閾値よりも淡い側の値であるときに、酸化スケール層の厚みが前記の基準を満たすと判定することが好ましい。

【0015】

また、前記ステム部の表面の酸化スケール層の厚みについて、より正確に判定するために、前記のように撮影したステム部のグレースケール画像に基づいて、十分に広い領域における濃淡度の平均値を採用することが好ましい。そこで、円柱状のステム部にカメラの焦点を合わせることを考慮して、このステム部の長手方向に広く、周方向には狭い領域を予め設定し、この領域における濃淡度の平均値に基づいて、酸化スケール層の厚みについて判定するようにすればよい。

【0016】

また、好ましいのは、エンジンバルブのステム部を撮影する際に、このステム部と並行して延びるバー型の照明を用い、かつ、当該ステム部の長手方向に見て、前記照明からの照射光が前記ステム部へ入射する方向を、その正反射光の軸線が撮像レンズの光軸と合致しないように設定することである。

【0017】

こうしてステム部と並行して延びるバー型の照明を用いることで、当該ステム部の長手方向にできるだけ均一に照明光を当てることができる。また、照明光の正反射光によって引き起こされるハレーションの影響を小さくすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係るバルブステムの判定方法は、エンジンバルブのステム部を撮影したグレースケール画像の濃淡度、即ちそのステム部の表面の明暗の度合いに基づいて、高価な電子顕微鏡を用いることなく、また、熟練を要する困難な作業も必要とせずに、酸化スケール層の厚み、即ちバルブガイドへの攻撃性について正確に判定することができる。つまり、バルブステムの正確な判定を行うことができるとともに、そのために必要な労力や設備コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係るエンジンバルブが用いられるエンジンの要部の一例を示す断面図である。

【図2】実施形態に係る判定装置にセットしたエンジンバルブの斜視図である。

【図3】エンジンバルブのステム部の表面状態を断面で示すイメージ図であって、（ａ）は、仕上げ研磨を施す前の窒化層および酸化スケール層を示し、（ｂ）は酸化スケール層の不十分な研磨状態を、また、（ｃ）はその十分な研磨状態を、それぞれ示す。

【図4】実施形態に係る判定装置の概略構成を示す説明図である。

【図5】エンジンバルブの判定の具体的な手順を示すフローチャート図である。

【図6】ステム部のグレースケール画像の濃淡度と、バルブガイドの摩耗量（バルブガイドへの攻撃性）との相関関係の一例を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、エンジンの動弁系に用いられるエンジンバルブの判定に本発明を適用した場合について説明する。一例を図１および図２に示すように、本実施形態に係るエンジンバルブ１は、例えば図１に示す往復動式のエンジン２の吸気バルブ１ａおよび排気バルブ１ｂとして用いられる。図１には１つの気筒２ａのみを示すが、エンジン２は複数の気筒２ａを有し、それぞれに往復動するように収容されたピストン２ｂの上方に、燃焼室が区画されている。

【0021】

この燃焼室の天井部には吸気ポート２ｃおよび排気ポート２ｄがそれぞれ開口して、新気の吸入および既燃ガスの排出を行うようになっている。すなわち、吸気ポート２ｃの上端は、図示しない吸気マニホルド内の通路に連通しており、図外のエアクリーナを通過した空気（吸気）が吸気ポート２ｃへ流入する。また、吸気マニホルドにはインジェクタが配設されて、吸気ポート２ｃに向かって燃料を噴射するようになっている。

【0022】

こうして吸気ポート２ｃに向かって噴射された燃料は空気と混合されて、気筒２ａ内の燃焼室に可燃性の混合気を形成する。この混合気が点火プラグ２ｅによって点火されて、燃焼することによって発生する既燃ガスが排気ポート２ｄを流通し、図示しない排気マニホルド内の通路に排出される。

【0023】

そのような空気の吸入および既燃ガスの排出を行うために、吸気ポート２ｃおよび排気ポート２ｄの燃焼室に臨む各開口部には、それぞれ吸気バルブ１ａおよび排気バルブ１ｂが配設されて、図示しない動弁系のカムシャフトによって動作されるようになっている。吸気バルブ１ａは通常、排気バルブ１ｂよりも大きく、例えばＳＵＨ１１、ＳＵＨ３などの耐熱鋼によって形成されている。一方、排気バルブ１ｂは、より耐熱性の高い例えばＳＵＨ３５、ＳＵＨ３６などの耐熱鋼によって形成されている。

【0024】

このように吸気バルブ１ａおよび排気バルブ１ｂは寸法、形状が微妙に異なり、その材質も異なっているが、以下、この明細書中では特に必要な場合を除いて両者を区別せず、エンジンバルブ１としてまとめて説明する。

【0025】

−エンジンバルブ−
図２にも示すようにエンジンバルブ１は、いわゆるポペット弁であって、円柱状の軸であるステム部１０の長手方向一方の端部に、円盤状の傘部１１が一体に形成されている。この傘部１１は、ステム部１０の端部から外周側に向かって拡大しつつ、その肉厚が徐々に薄くなっていて、その最外周側の環状部分の裏側に、バルブシート（図示せず）と当接するフェース部が形成されている。

【0026】

一方、ステム部１０には、傘部１１とは反対側の他方の端部（図１の上端部）に環状の溝部１０ａ（図２にのみ示す）が設けられ、ここに嵌め込まれるコッタ（図示せず）によってリテーナ１２が取り付けられるようになっている。このリテーナ１２がバルブスプリング１３によって押圧されることで、図１に示すようにエンジンバルブ１は、吸気ポート２ｃや排気ポート２ｄを閉じる向き（図の上向き）に付勢されている。

【0027】

また、エンジンバルブ１は、そのステム部１０が円筒状のバルブガイド１４に嵌挿され、これにより案内されて往復動するようになっており、カムシャフトの回転に伴いステム部１０の上端部が押圧されることにより、バルブスプリング１３を圧縮しながら下方に移動する。図１では、吸気バルブ１ａが下方に移動して吸気ポート２ｃの開口を開いた状態を示しているが、排気バルブ１ｂについても同様に動作するようになる。

【0028】

そのようにバルブガイド１４に案内されて往復動するエンジンバルブ１の移動速度は、エンジン回転数の上昇に連れて高くなり、ステム部１０の外周面とバルブガイド１４の内周面とが高速で摺動を繰り返すようになる。エンジンバルブ１の上端にはエンジンオイルが供給され、そのステム部１０とバルブガイド１４との間を潤滑するようになっているが、さらに、ステム部１０の外周面には耐摩耗性を確保するために窒化処理が施される。

【0029】

すなわち、エンジンバルブ１のステム部１０には、例えばタフトライド処理のような塩浴窒化処理、或いはガス窒化処理などを施し、所定の高温状態（６００℃くらい）において基材（耐熱鋼）の表面から活性窒素を拡散させて、硬質の窒化層を形成する。この際、図３（ａ）に模式的に示すように窒化層Ｎの表面には薄い酸化スケール層Ｓが生成することになる。また、窒化層Ｎおよび酸化スケール層Ｓの内部には、基材の炭窒化物の微粒子Ｐが埋包されている。

【0030】

そして、前記のように窒化処理を施した後にステム部１０には、バフなどによる仕上げ研磨を行って酸化スケール層Ｓの一部を削り取るようにしているが、この酸化スケール層Ｓの内部に埋包されている炭窒化物の微粒子Ｐは非常に硬いので、例えば図３（ｂ）に模式的に示すように、酸化スケール層Ｓが先に削り取られて、その表層から微粒子Ｐが突出するようになる。

【0031】

このように研磨の不十分な状態であると、図１のように動弁系にエンジンバルブ１を組み込んだときに、ステム部１０が摺動するバルブガイド１４への攻撃性が強くなって、その摩耗量が大きくなってしまう。一方、図３（ｃ）に模式的に示すように酸化スケール層Ｓを十分に研磨し、所定の厚み以下になるまで削り取れば、その表層から突出する微粒子Ｐの多くが削り取られることになり、バルブガイド１４への攻撃性は許容範囲内に低下する。

【0032】

−バルブステムの表面状態の判定−
そのようにステム部１０の仕上げ研磨によって、バルブガイド１４への攻撃性が許容範囲内に低下していることは従来、エンジンバルブ１の抜き取り検査によって確認する必要があった。すなわち、製造ラインからランダムに抜き取ったエンジンバルブ１のステム部１０を切断し、酸化スケール層Ｓの状態を観察するために高価な電子顕微鏡が必要であった。しかも、そうして観察した酸化スケール層Ｓの状態からバルブガイド１４への攻撃性について正確に判定することは、かなりの熟練を要する容易ならざる作業であった。

【0033】

そこで、本発明者は、エンジンバルブ１のステム部１０の表面状態とバルブガイド１４への攻撃性との相関について繰り返し実験し、考察を重ねた結果、酸化スケール層Ｓの厚みとバルブガイド１４への攻撃性との間に、強い相関があることを見出した。すなわち、図３（ｂ）（ｃ）を参照して説明したように、酸化スケール層Ｓの研磨が不十分で、厚みが大きいときには攻撃性が強くなる一方、所定の厚みになるまで削り取れば、攻撃性は許容範囲内に低下することが分かった。

【0034】

そして、黒色の酸化スケール層Ｓは、その厚みの変化が表面の明暗の変化として表れるから、ステム部１０の表面の明暗の度合いによって、酸化スケール層Ｓの厚みについて判定することができる。このことに着目して、本実施形態では、以下に説明するようにステム部１０を撮影して、そのグレースケール画像の濃淡度、即ち、表面の明暗の度合いに基づいて、酸化スケール層Ｓの厚みが所定の厚みになっているかどうか（基準を満たすかどうか）判定するようにしている。

【0035】

−判定装置の概略構成−
図４には本実施形態に係る判定装置３の概略構成を示し、この判定装置３は、エンジンバルブ１の載置されるテーブル４と、その上方に配置され、エンジンバルブ１のステム部１０を撮影するカメラ５と、ステム部１０を照らすバー型の照明６と、これらカメラ５および照明６を制御してエンジンバルブ１のステム部１０を撮影し、そのグレースケール画像を取得するコントローラ７と、を備えている。

【0036】

前記のテーブル４は、例えば床などの振動の影響を低減することのできる定盤であり、その上面の中央付近にはエンジンバルブ１が支持ブロック４１によって支持されている。前記の図２に表れているように２つの支持ブロック４１は、互いに下端部が連結された金属製の冶具であり、それぞれの支持ブロック４１の上部には断面Ｖ字状の溝４１ａが開口している。これらの溝４１ａにそれぞれ、ステム部１０における傘部１１寄りの部位と、反対の他方の端部寄りの部位とが挟み込まれることで、エンジンバルブ１はそのステム部１０が水平に延びるように支持されている。

【0037】

また、カメラ５は、例えば１００〜２００万画素の白黒ＣＣＤ撮像素子を備えており、低ディストーションの撮像レンズ５１が装着されて、コントラストの高いグレースケール画像を撮像することができる。照明６は、複数のＬＥＤ素子が並んで設けられたバー型のもので、その長手方向が前記エンジンバルブ１のステム部１０と概ね平行になるように配置され、ステム部１０を含む長尺のエリアに明度のばらつきが少ない光を照射することができる。

【0038】

前記の照明６は、ハレーションの影響を少なくするために、ステム部１０をその斜め上（図４では左斜め上）から照射するように配置されている。言い換えると照明６は、ステム部１０の長手方向に見て、照明からの照射光がステム部１０へ入射する方向（図４に矢印Ａとして示す）を、その正反射光の軸線（仮想線Ｌで示す）が撮像レンズ５１の光軸（一点鎖線５１ａとして示す）と合致しないように設定している。

【0039】

コントローラ７は、ＣＰＵやメモリなどを備えた公知のコンピュータ装置であって、例えば汎用のパソコンやワークステーションの他に、専用設計された信号処理回路を搭載するものであってもよい。コントローラ７のメモリは、ＤＲＡＭやフラッシュメモリ等の半導体素子、あるいはハードディスク等であって、各種の設定を記憶する他、カメラ５から入力した画像データを記憶する。

【0040】

また、コントローラ７には前記のカメラ５、照明６の他に、ユーザが各種の操作を行うためのマウスおよびキーボード、或いはタッチパネルなど入力デバイス７１と、ユーザに設定や操作の内容および画像データなどを表示するためのモニター７２（液晶ディスプレイやＣＲＴ等）と、外部記憶装置７３とが接続されている。なお、モニター７２としてタッチパネルを採用すれば、これを入力デバイス７１と兼用することもできる。

【0041】

そして、コントローラ７は、前記の入力デバイス７１によるユーザの操作に応じて、所定の制御プログラムを実行することにより、以下に説明するようにカメラ５および照明６を動作させて、エンジンバルブ１のステム部１０を撮影し、そのグレースケール画像の濃淡度に基づいて、ステム部１０の表面状態についての判定、即ち、バルブステムの判定を行うようになっている。

【0042】

−判定の手順−
以下、上述の判定装置１によって吸気バルブ１０のステム部の表面状態を判定する手順を、前記した図２〜４および図６を参照しながら、図５のフローチャートに沿って説明する。

【0043】

まず、最初のステップＳＴ１では、図２を参照して上述したようにエンジンバルブ１を支持ブロック４１によって支持し、テーブル４の所定箇所にセットする。そして、入力デバイス７１を操作してコントローラ７によりカメラ５および照明６を動作させ、エンジンバルブ１のステム部１０を撮影する。これにより、ステム部１０のグレースケール画像のデータがコントローラ７によって取り込まれる（ステップＳＴ２：画像データの取得）。

【0044】

本実施形態ではグレースケール画像のデータは、１画素について例えば８ビット、即ち２５６階調の濃淡度で対象物の明暗の度合いを表すものとしている。図３を参照して上述したように、ステム部１０の表面に生成している酸化スケール層Ｓは黒色であり、その厚みの変化が表面の明暗の変化として表れるから、この明暗の度合い、即ちグレースケール画像の濃淡度によって、酸化スケール層Ｓの厚みについて判定することができる。

【0045】

そして、ステム部１０の表面の酸化スケール層Ｓの厚みと、バルブガイド１４への攻撃性との間には強い相関があるから、前記のグレースケール画像の濃淡度に基づいて、バルブガイド１４への攻撃性について予め設定した基準を満たすかどうか判定することができる。図６に示すグラフは、グレースケール画像の濃淡度と、実際に調べたバルブガイド１４の摩耗量、即ちバルブガイド１４への攻撃性との相関関係を示している。

【0046】

この図６に表れているように、０〜２５５まで２５６階調で表したグレースケール画像の濃淡度と、バルブガイド１４の摩耗量との相関関係は、濃淡度が濃い側の第１の範囲と、濃淡度が淡い側の第２の範囲と、それらの間の第３の範囲とで、それぞれ異なる傾向を示す。すなわち、図の例では、濃淡度の値が０（黒色）から１２５くらいまでの第１の範囲では、濃淡度が濃い側に変化する（図の左側に変化して値が減少する）ほど、比例的に摩耗量が増大している。

【0047】

一方、濃淡度の値が２５５（白色）から１５０くらいまでの第２の範囲では、摩耗量が非常に少なく（殆ど零に）なっており、それらの間の第３の範囲（破線のハッチングで示す範囲Ｕ）では、濃淡度の値が１２５〜１５０くらいの範囲で変化するのに応じて、摩耗量の変化の度合いが変化してゆく。つまり、グレースケール画像の濃淡度とバルブガイド１４の摩耗量との相関関係には、濃淡度の変化に対する摩耗量（攻撃性）の変化の度合いが急変する範囲（前記第３の範囲Ｕ）が存在している。

【0048】

このことについて、前記第１の範囲においては、仕上げ研磨によって削り取られて、酸化スケール層Ｓの厚みが減少し、グレースケール画像の濃淡度が「０」から「１２５」くらいまで、即ち淡い側へと変化するのに連れて、図３（ｂ）（ｃ）のように酸化スケール層Ｓの表層付近に埋包されている炭窒化物の微粒子Ｐも削り取られてゆくので、酸化スケール層Ｓの厚みの減少に連れて、バルブガイド１４への攻撃性が低下してゆくと考えられる。

【0049】

そして、濃淡度が「１２５〜１５０」くらいの前記第３の範囲Ｕにおいては、既に多くの微粒子Ｐが削り取られているので、研磨をしても攻撃性はあまり低下しなくなり、さらに、濃淡度が「１５０」よりも淡い側の前記第２の範囲においては、図３（ｃ）のように表層から突出する微粒子Ｐの殆どが削り取られているので、それ以上、研磨をして酸化スケール層Ｓを削り取っても、バルブガイド１４への攻撃性は殆ど変化しなくなると考えられる。

【0050】

このことから、エンジンバルブ１のステム部１０を仕上げ研磨する工程では、酸化スケール層Ｓを前記図３（ｃ）のようになるまで、言い換えると所定の厚みになるまで削り取ればよい、ということができる。本実施形態では、前記第３の範囲Ｕに対応して予めバルブガイド１４の摩耗量のクライテリアＣ（バルブガイド１４への攻撃性についての基準：図６に示す）が設定され、これに対応して酸化スケール層Ｓの所定の厚み、即ちグレースケール画像の濃淡度の閾値Ｔが設定されている。

【0051】

そして、図５のフローチャートのステップＳＴ３では、前記のステップＳＴ２で取り込んだグレースケール画像の濃淡度が前記の閾値Ｔ以上であるかどうか判定され、濃淡度の値が閾値Ｔ以上であるとき、言い換えると、濃淡度が閾値Ｔよりも淡い側の値であるときに、肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ４に進む。この場合は、酸化スケール層Ｓが所定の厚み以下になっていて、ステム部１０の表面状態がバルブガイド１４への攻撃性についての基準を満たしているので、モニター７２には合格という判定を表示させる。

【0052】

一方、前記のステップＳＴ３においてグレースケール画像の濃淡度が閾値Ｔ以上でないと否定判定（ＮＯ）されたとき、すなわち、濃淡度が閾値Ｔよりも濃い側の値であるときには、ステップＳＴ５に進んでモニター７２に、酸化スケール層Ｓの状態がバルブガイド１４への攻撃性についての基準を満たしていない（不合格）、という判定を表示させる。このようなモニター７２の表示を見たユーザは、エンジンバルブ１のステム部１０によるバルブガイド１４への攻撃性を容易にかつ正確に判定することができる。

【0053】

なお、前記グレースケール画像の濃淡度としては、グレースケール画像においてステム部１０の長手方向に広く、周方向には狭い予め設定した領域Ｒ（図２を参照）の濃淡度の平均値を用いるようにしている。これは、円柱状のステム部１０の表面において、カメラ５の焦点を合わせることが可能なできるだけ広い領域Ｒで濃淡度を算出することにより、酸化スケール層Ｓの状態をより正確に判定するためである。

【0054】

その領域Ｒの好ましいサイズについて具体的には、エンジンバルブ１の大きさや撮像レンズ５１の構成などによっても変化するが、一例としてはステム部１０の長手方向に５ｍｍくらいで、周方向には０．５ｍｍくらいの線状の領域Ｒにおいて濃淡度の平均値を算出するのが好ましい。また、判定するエンジンバルブ１の大きさなどに応じて、ユーザが入力デバイス７１を操作して指定するようにしてもよい。

【0055】

以上、説明したように本実施形態に係るバルブステムの判定方法によると、まず、エンジンバルブ１のステム部１０をカメラ５によって撮影し、そのグレースケール画像をコントローラ７に取り込む。そして、このグレースケール画像の濃淡度に基づいて、ステム部１０の表面状態、具体的には生成している酸化スケール層Ｓの厚みが、予め設定した基準を満たすかどうか判定する。

【0056】

すなわち、前記ステム部１０のグレースケール画像の濃淡度が閾値Ｔよりも淡い側の値であれば、言い換えると、ステム部１０の表面の明度が所定以上に高くなっていれば、酸化スケール層Ｓが所定の厚みまで削り取られていて、バルブガイド１４への攻撃性が十分に低くなっている、と判定することができる。

【0057】

よって、電子顕微鏡など高価な機器を用いることなく、また、熟練を要する困難な作業も必要とせずに、エンジンバルブ１のステム部１０の表面状態、詳しくはステム部１０からバルブガイド１４への攻撃性について、容易にかつ正確に判定することができる。

【0058】

しかも、前記濃淡度の閾値Ｔは、濃淡度の変化に対する攻撃性（バルブガイド１４の摩耗量）の変化の度合いが急変する範囲（図６の相関における第３の範囲Ｕ）内に設定されており、仕上げ研磨の工程では、その閾値Ｔに対応する所定の厚みまで酸化スケール層Ｓを削り取るようにしている。

【0059】

つまり、それ以上、研磨をしてもバルブガイド１４への攻撃性が殆ど変化しなくなるところまで、ステム部１０の仕上げ研磨を行うようにしているので、この仕上げ研磨の工程を徒に長くすることなく、ステム部１０からバルブガイド１４への攻撃性を十分に低下させることができる。

【0060】

−他の実施形態−
上述した実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定するものではない。例えば実施形態においてエンジンバルブ１の判定は、ステム部１０のグレースケール画像の濃淡度を閾値Ｔと比較して行うようにしており、その閾値Ｔは、濃淡度の変化に対するバルブガイド１４への攻撃性の変化の度合いが急変する範囲、即ち図６の相関における第３の範囲内に設定しているが、これに限らず、濃淡度の閾値は例えば第１の範囲内に設定してもよい。

【0061】

また、前記の実施形態においてグレースケール画像の濃淡度としては、ステム部１０の長手方向に広く、周方向には狭い予め設定した線状の領域における濃淡度の平均値を用いているが、これにも限定されず、例えば楕円形の領域における濃淡度の平均値としてもよいし、ステム部１０の長手方向および周方向に同程度の広さの領域における濃淡度の平均値としてもよい。

【0062】

さらに、前記の実施形態において判定装置３は、エンジンバルブ１のステム部１０をカメラ５によって撮影する際に、このステム部１０と並行して延びるバー型の照明６を用いているが、これにも限定されない。また、前記実施形態のように照明６からステム部１０への照射光の入射方向Ａを、その正反射光の軸線Ｌが撮像レンズ５１の光軸５１ａと合致しないように設定する必要もない。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明は、高価な機器を用いることなく、また、熟練を要する困難な作業も必要とせずに、バルブステムの表面状態を正確に判定することができ、この判定に基づいてエンジンのバルブガイドの好適な耐摩耗性を確保することができるので、例えば自動車に搭載される量産エンジンの吸気バルブや排気バルブに適用して効果が高い。

【符号の説明】

【0064】

１ エンジンバルブ
１０ ステム部（バルブステム）
２ エンジン
３ 判定装置
５ カメラ
５１ 撮像撮像レンズ
５１ａ レンズの光軸
６ バー型の照明
Ａ 照明からの照射光がステム部へ入射する方向
Ｌ ステム部からの正反射光の軸線
Ｒ 領域
Ｓ 酸化スケール層
Ｔ 濃淡度の閾値
Ｕ 濃淡度の変化に対する摩耗量（攻撃性）の変化の度合いが急変する範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】