特許 7044682 レーザ肉盛り加工部品の検査方法

(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】

(24)【登録日】2022-03-22

(45)【発行日】2022-03-30

(54)【発明の名称】レーザ肉盛り加工部品の検査方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/03 20060101AFI20220323BHJP

   B23K 26/70 20140101ALI20220323BHJP

   B23K 26/342 20140101ALI20220323BHJP

【ＦＩ】

B23K26/03

B23K26/70

B23K26/342

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018199020

(22)【出願日】2018-10-23

(65)【公開番号】P2020066014

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-02-11

(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】393011038

【氏名又は名称】リョーエイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】在田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】西川 昌司

(72)【発明者】

【氏名】長谷部 達郎

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０９４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２４３７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２５８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２８７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５６０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／０３

Ｂ２３Ｋ ２６／７０

Ｂ２３Ｋ ２６／３４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はレーザ肉盛り加工部品の検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【課題を解決するための手段】

【0005】

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。

【発明の効果】

【0006】

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。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】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】図２は反射ピン付近の拡大図である。

【図3】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】図４（ａ）および図４（ｂ）は反射ピンの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【符号の説明】

【0026】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】