検査装置及び検査方法
【課題】 検査の信頼性が向上し、欠陥有無判定の自動化ができ、更に、検査の高速化が可能な検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】 検査対象であるカム７の回転方向周表面を検査する検査装置１は、カム７の表面３次元情報を取得するセンサを備えたセンサヘッド１９を有し、センサがカム７の回転に伴いカム７面に対し常に垂直となるように、Ｚ軸上下駆動モータ１６を介しセンサヘッド１９が上下動できるように構成されている。
【解決手段】 検査対象であるカム７の回転方向周表面を検査する検査装置１は、カム７の表面３次元情報を取得するセンサを備えたセンサヘッド１９を有し、センサがカム７の回転に伴いカム７面に対し常に垂直となるように、Ｚ軸上下駆動モータ１６を介しセンサヘッド１９が上下動できるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフトのカム面等の表面欠陥や形状の違いを検査する検査装置及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の検査装置としては、特許文献１に開示されているように、カムシャフトのカム面をＣＣＤ等のカメラにより走査して、カム面の表面欠陥を検査するものが提案されている。
この検査装置では、カム面に巣或いは黒皮残りといった欠陥があると、カメラの光学系の受光量変化から不良品と判定できるものとしている。
【特許文献１】特公平６−１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、こうした検査装置では、カム面の３次元情報、即ち深さ方向の情報を加えた表面情報を取得できないことから、カム面に油や切り屑，塵等が付着していた場合にも、カメラの光学系の受光量変化として不良品と判定されてしまうため、検査結果の信頼性に欠けるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、検査の信頼性向上を目的の一つとし、また、欠陥の有無判定の自動化を目的の一つとし、更に、検査の高速化を目的の一つとするものであり、その請求項１は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査装置において、前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得する情報取得手段と、該情報取得手段により取得された前記表面３次元情報に基づき前記検査対象に欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段とを備えたことである。
【０００５】
また、請求項２は、前記検査対象は固定軸回りに回転し、前記情報取得手段は、該検査対象が回転することで前記回転方向周表面全周の前記表面３次元情報を取得する手段であることである。
【０００６】
また、請求項３は、前記情報取得手段は、前記表面３次元情報を取得する情報取得部を有し、該情報取得部が前記検査面に対して常に垂直となるよう構成されてなることである。
【０００７】
また、請求項４は、前記情報取得手段は、前記情報取得部と前記検査面との間隔が常に一定距離となるように構成されてなることである。
【０００８】
また、請求項５は、前記情報取得手段は、前記深さ方向の情報として前記検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得する手段であることである。
【０００９】
また、請求項６は、前記情報取得手段は、前記検査面の磁界の変化を検出することにより前記深さ寸法を取得する手段であることである。
【００１０】
また、請求項７は、前記欠陥判定手段は、前記深さ寸法が所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定する手段であることである。
【００１１】
また、請求項８は、前記凹部の面積を算出する面積算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該面積算出手段により算出された前記凹部の面積の値が第一の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段であることである。
【００１２】
また、請求項９は、前記凹部の回転方向最大寸法を算出する回転方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該回転方向寸法算出手段により算出された前記回転方向最大寸法の値が第二の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段であることである。
【００１３】
また、請求項１０は、前記凹部の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法を算出する傾斜方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該傾斜方向寸法算出手段により算出された前記回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法の値が第三の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段であることである。
【００１４】
また、請求項１１は、前記表面３次元情報を画像処理する画像処理手段と、該画像処理された該表面３次元情報を表示する表示手段とを備えることである。
【００１５】
また、請求項１２は、前記画像処理手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調を変える画像処理を行い、前記表示手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調が変えられた前記表面３次元情報を表示する手段であることである。
【００１６】
また、請求項１３は、表示手段は、前記欠陥判定手段による判定結果を表示する手段であることである。
【００１７】
また、請求項１４は、前記検査対象は、回転軸方向に同形状同位相の第二検査対象を備え、前記情報取得手段は、該検査対象と該第二検査対象の前記表面３次元情報を同時に取得可能な手段であり、前記欠陥判定手段は、該検査対象と該第二検査対象とに欠陥があるか否かを同時に判定可能な手段であることである。
【００１８】
また、請求項１５の検査方法は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査方法において、（ａ）前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得し、（ｂ）取得した前記表面３次元情報に基づいて、前記検査面に形成された凹部の面積と、該凹部の長さ寸法の少なくとも一つを算出し、（ｃ）前記深さ方向の情報としての前記凹部の深さが所定値以下の場合、または前記凹部の面積および前記凹部の長さ寸法が第二所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定し、該凹部の深さが所定値より大きく、且つ、前記凹部の面積と前記凹部の長さ寸法の少なくとも一つが第二所定値よりも大きい場合には、前記検査対象に欠陥があると判定することである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査装置において、回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得する情報取得手段と、情報取得手段により取得された表面３次元情報に基づき、検査対象に欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段とを備えることにより、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面上の検査面の表面３次元情報を取得し、この表面３次元情報に基づいて検査対象に欠陥があるか否かの判定を行うものであるから、正確な検査結果が得られ、検査の信頼性が向上するものとなる。
また、欠陥の有無の判定を自動化することができるものとなる。
【００２０】
また、検査対象は固定軸回りに回転し、情報取得手段は、検査対象が回転することで回転方向周表面全周の表面３次元情報を取得する手段であることにより、検査対象を回転させるだけで検査対象の回転方向周表面全周の表面３次元情報を取得することができるものとなる。
【００２１】
また、情報取得手段は、表面３次元情報を取得する情報取得部を有し、情報取得部が検査面に対して常に垂直となるよう構成されているため、検査対象の回転位置によって情報取得の状況に差異が生じることがなく、検査面の表面３次元情報を精度よく取得することができるものとなる。
【００２２】
また、情報取得手段は、情報取得部と検査面との間隔が常に一定距離となるように構成されているため、情報取得部と検査面との間隔が常に一定距離となり、検査対象の回転位置によって情報取得の状況に差異が生じることがなく、検査面の表面３次元情報を精度よく取得することができるものとなる。
【００２３】
また、情報取得手段は、深さ方向の情報として検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得する手段であることにより、深さ方向の情報として検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得することができるものとなる。
【００２４】
また、情報取得手段は、検査面の磁界の変化を検出することにより深さ寸法を取得する手段であることにより、磁界の変化を取得することにより、深さ寸法を取得することができるものとなる。
【００２５】
また、欠陥判定手段は、深さ寸法が所定値以下の場合には、検査対象に欠陥がないと判定する手段であることにより、検査面に凹部が存在しても、凹部の深さ寸法が所定値以下の場合には欠陥がないと判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２６】
また、凹部の面積を算出する面積算出手段を有し、欠陥判定手段は、面積算出手段により算出された凹部の面積の値が第一の範囲以外のときに、検査対象に欠陥があると判定する手段であることにより、検査対象の検査面に第一の範囲以外の面積を有する凹部が存在するときに欠陥があると判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２７】
また、凹部の回転方向最大寸法を算出する回転方向寸法算出手段を有し、欠陥判定手段は、回転方向寸法算出手段により算出された回転方向最大寸法の値が第二の範囲以外のときに、検査対象に欠陥があると判定する手段であることにより、検査対象の検査面に第二の範囲以外の回転方向最大寸法を有する凹部が存在するときに欠陥があると判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２８】
また、凹部の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法を算出する傾斜方向寸法算出手段を有し、欠陥判定手段は、傾斜方向寸法算出手段により算出された回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法の値が第三の範囲以外のときに、検査対象に欠陥があると判定する手段であることにより、検査対象の検査面の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向に第三の範囲以外の最大寸法を有する凹部が存在するときに欠陥があると判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２９】
また、表面３次元情報を画像処理する画像処理手段と、画像処理された表面３次元情報を表示する表示手段とを備えることにより、検査対象の検査面の情報を視認することができるものとなる。
【００３０】
また、画像処理手段は、凹部の深さの度合いに応じて色調を変える画像処理を行い、表示手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調が変えられた表面３次元情報を表示する手段であることにより、凹部の形状を立体的に視認することができるものとなる。
【００３１】
また、表示手段は、欠陥判定手段による判定結果を表示する手段であることにより、判定結果を視認することができるものとなる。
【００３２】
また、検査対象は、回転軸方向に同形状同位相の第二検査対象を備え、情報取得手段は、検査対象と第二検査対象の表面３次元情報を同時に取得可能な手段であり、欠陥判定手段は、検査対象と第二検査対象とに欠陥があるか否かを同時に判定可能な手段であることにより、同一形状同位相に形成された検査対象の欠陥の有無を同時に判定することができるものとなり、検査の高速化が図れるものとなる。
【００３３】
また検査方法は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査方法において、（ａ）回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得し、（ｂ）取得した表面３次元情報に基づいて、検査面に形成された凹部の面積と、凹部の長さ寸法の少なくとも一つを算出し、（ｃ）深さ方向の情報としての凹部の深さが所定値以下の場合、または凹部の面積および凹部の長さ寸法が第二所定値以下の場合には、検査対象に欠陥がないと判定し、凹部の深さが所定値より大きく、且つ、凹部の面積と凹部の長さ寸法の少なくとも一つが、第二所定値よりも大きい場合には、検査対象に欠陥があると判定するものであるため、正確な検査結果が得られ、検査の信頼性が向上するものとなる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施例の検査装置の一例であるカムシャフトのカム面の表面状態を検査するカム面検査装置の正面概略構成図であり、図２は、図１の側面構成図であり、また図３は、主要部の配置構成を示す平面図である。
図において、検査装置１は、機台２上に、チャック３を備えたカムシャフト押え４と、カムシャフト押え４と対向状に固定軸５が配置されて、チャック３と固定軸５間でカムシャフト６を回転可能に支持することができるように構成されており、カムシャフト６には、幅１４ｍｍの同一位相のカム７，７が隣り合って配置されている。
【００３５】
カムシャフト押え４は、カム押さえシリンダ８の作動により、カム押さえスライド９を介して横方向に移動でき、また、固定軸５は、シリンダ１１の作動により、スライド１２を介して横方向に移動できて、カムシャフト６を着脱可能に支持できるように構成されている。
また、カムシャフト押え４には、θ軸回転モータ１０が備えられており、θ軸回転モータ１０を介してカムシャフト６を回転させることができるように構成されている。
また、スライドベース１３上には、所定間隔をおいてカム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４，１４，１４が配設されており、スライドベース１３は、Ｘ軸移動モータ２４によりＸ軸スライド１５を介してＸ軸方向に移動できるように構成されている。
【００３６】
各カム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４は、図２のように、カム７に対し左右にそれぞれ配置されており、上面側にはＺ軸上下駆動モータ１６が立設されており、このＺ軸上下駆動モータ１６が回転されることにより、ボールネジ１７が回転されて、このボールネジ１７の回転に伴って、Ｚ軸スライド１８を介して、センサヘッド１９がＺ軸方向に上下動できるように構成されている。
【００３７】
図４は、センサヘッド１９を模式的に表した模式図、図５は、センサ１９ａの詳細を表した詳細図である。
図４に示すように、センサヘッド１９には、カム７のカム面の表面状態としてカム７における表面の深さ方向寸法を検出できるセンサ１９ａがカム７側に配置されている。
センサ１９ａは、図５に示すように、実施例では、１．３ｍｍ×１．３ｍｍのハウジング１９ｂの略中央に０．１ｍｍ×０．１ｍｍのホール素子１９ｃを貼り付けたものを、０．１ｍｍ間隔で横一列に１０個配置するものとした。
したがって、カムシャフト６が１回転するごとに、カム７の表面の深さ方向寸法をカム７の周方向の線データとして１０個（１．４ｍｍ間隔）取得することができる。
本実施例のようにカム７が幅１４ｍｍで形成されている場合には、センサヘッド１９をカム７の幅方向（Ｘ軸方向）に０．１ｍｍずつ１３回移動、即ち、カムシャフト６を１４回転させることでカム７の表面の深さ方向寸法を面データとして取得することができる。
【００３８】
なお、ハウジング１９ｂのセンサヘッド１９への取り付けやホール素子１９ｃのハウジング１９ｂへの貼り付けの際に発生する傾きや間隔のばらつきを考慮して、センサヘッド１９をＸ軸方向に０．１ｍｍずつ１３回以上移動するものとしても良い。
このようにデータを重複して取得することで、より正確な面データを取得することができる。
【００３９】
また、各カム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４の側方には、Ｙ軸倣い機構２１が連結されており、このＹ軸倣い機構２１がＹ軸スライドベース２０を介してスライドベース１３上に固定されたものとなっている。
このＹ軸倣い機構２１は、カム７に当接して、カムシャフト６の回転と共にカム７が回転されたときに、カム７に押されてＹ軸スライドベース２０を介してＹ軸方向へ移動できるように構成されており、これにより、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持可能に構成されている。Ｙ軸倣い機構２１は、実施例では、円柱状のローラー２１ａで構成するものとした。
【００４０】
このように、Ｙ軸倣い機構２１を円柱状のローラー２１ａで構成することにより、図６に拡大して示すように、カム７との接触形態が点接触となるため、カム７における回転フリクションを極力押えることができるとともに、カム７との接触部が摩耗したときには、ローラー２１ａを回転させることで容易に対応できるものとなる。
【００４１】
図８および図９は、ローラー２１ａに代えて球体２１ｂを使用したＹ軸倣い機構２１の一例を模式的に表した模式図である。
図７に示すような凹形状を有するカム７について正確に倣うことができるようにする場合には、図８に示すように、Ｙ軸倣い機構２１とセンサヘッド１９とをベース２５に一体的に固定し、この一体的に固定した構造体２６がＹ軸スライドベース２０を介してＹ軸方向へ移動できるように構成すれば良い。
【００４２】
また、図７に示すような凹形状を有するカム７については倣うことはできないが、図９に示すように、球体２１ｂをセンサヘッド１９に一体的に形成する構造とすることもできる。この構造によれば、カムシャフト６に同一位相のカム７，７，７が隣り合って配置されていない場合であっても、カム面７ａとセンサ１９ａとの距離を常に一定に保持することができる。
【００４３】
図１０は、平板を使用したＹ軸倣い機構を模式的に表した模式図である。ローラー２１ａや球体２１ｂに比べ、上述した機能において多少劣るものの、図１０に示すように、Ｙ軸倣い機構２１を平板２１ｃで構成するものとしても構わない。
【００４４】
なお、前述した如く、Ｚ軸上下駆動モータ１６を備えてセンサヘッド１９をＺ軸方向に上下動可能としたのは、図１１或いは図１２の作用説明図で示すように、カム７のカム面７ａの測定時に、カム曲面の法線上にセンサ１９ａが位置していることが好ましく、カム面７ａの検査面に対し常にセンサ１９ａが垂直となるように、カム７の回転位置によってセンサ１９ａを上下動させる必要があるからである。
【００４５】
なお、図３に示すように、隣り合う同一位相の一対のカム７，７に対して、隣のカム７を倣い基準として計測を行えるように左右のカム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４及びＹ軸倣い機構２１が配置されており、隣り合うカム７，７を相互に倣い基準として、一度に同一位相の一対のカム７，７の計測が可能なように構成されている。
このように配置すれば、同一形状同位相に形成されたカム７，７の欠陥の有無や形状の違いを同時に判定することができ、高速化が図れるものとなる。
【００４６】
なお、図１に示すように、制御装置２２は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、図示しない入出力ポートを備える。
制御装置２２からは、Ｘ軸移動モータ２４，Ｚ軸上下駆動モータ１６，θ軸回転モータ１０への駆動制御信号やチャック３，シリンダ１１への駆動制御信号、表示器２３への画像表示信号などが出力されている。
【００４７】
次に、こうして構成された実施例のカム面検査装置の動作について説明する。
図１３は、実施例の制御装置２２により実行されるカム面７ａの表面深さ寸法測定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、カム面７ａの表面状態を測定するためにカムシャフト６の回転が開始されたときに所定時間ごとに繰り返し実行される。
【００４８】
表面深さ寸法測定処理が実行されると、制御装置２２のＣＰＵは、先ず、カム回転角θおよびカム回転数Ｎを読込み（ステップＳ２０）、カム回転数Ｎが値１４であるか否かの判定を行なう処理を実行する（ステップＳ２１）。これは、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを面データとして取得できたか否かを判断する為であり、前述したように、カム７が１４回転することでカム７の表面深さ方向寸法Ｄを面データとして取得することができるからである。
カム回転数Ｎが値１４でないときには、カム回転角θが３６０°であるか否かの判定を行なう（ステップＳ２２）。カム回転角θが３６０°でないと判定されたときには、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置として座標Ｚｓを設定し（ステップＳ２３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｚｓとなるようモータを制御する（ステップＳ２４）。
【００４９】
Ｚ軸方向移動位置としての座標Ｚｓの設定は、実施例では、カム７の回転角θとＺ軸座標との関係を予め求めてＺ軸方向移動位置設定マップとしてＲＯＭに記憶しておき、カム７の回転角θが与えられたときにＺ軸方向移動位置設定マップから対応するＺ軸座標を設定するものとした。そして、座標Ｚｓにおけるカム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定して（ステップＳ２５）、本処理を終了する。カム７の表面深さ方向寸法Ｄの測定は、実施例では、ホール素子１９ｃからの電圧値を読み込むことで行なうものとした。
また、実施例では、ホール素子１９ｃの大きさ（０．１ｍｍ×０．１ｍｍ）に合わせて座標Ｘｓを値０．１だけインクリメントするものとしたが、ホール素子１９ｃの大きさや必要とされる測定精度に合わせて座標Ｘｓをインクリメントする値は変更しても良い。
【００５０】
ステップＳ２１でカム回転数Ｎが値１４であると判定されたとき、即ち、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを面データとして取得できたときには、カム回転数Ｎを値０に設定し（ステップＳ２６）、センサヘッド１９のＸ軸方向移動位置である座標Ｘｓを値０に設定するとともに（ステップＳ２７）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置として座標Ｚｓを設定して（ステップＳ２３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｘｓ，座標Ｚｓとなるようモータを制御する（ステップＳ２４）。そして、座標Ｘｓ，座標Ｚｓにおけるカム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定して（ステップＳ２５）、本処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ２２でカム回転角θが３６０°であると判定されたとき、即ち、カムシャフト６が一回転したと判定されたときには、カム回転数Ｎを値１だけインクリメントし（ステップＳ２８）、センサヘッド１９のＸ軸方向移動位置である座標Ｘｓを値０．１だけインクリメントするとともに（ステップＳ２９）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置に座標Ｚｓを設定して（ステップＳ２３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｘｓ，座標Ｚｓとなるようモータを制御する（ステップＳ２４）。そして、座標Ｘｓ，座標Ｚｓにおけるカム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定して（ステップＳ２５）、本処理を終了する。
【００５２】
そして、制御装置のＣＰＵは、このようにして測定されたカム７の表面深さ方向寸法Ｄをデジタル値に変換し、さらに対応する階調を付与して、カム面データとしてＲＡＭの所定領域に設定されたカム面データ格納エリアに記憶する。ここで、階調の付与は、実施例では、カム７の表面において凹凸がない平面での値（正確にはＡＤ変換後のデジタル値）を階調０とし、ホール電圧測定アンプの上限値を階調２５５とし、上限値と平面での値との電圧差を２５６で除することで行なうものとした。
【００５３】
こうしてカム面深さ寸法処理が実施されて、カム７の表面状態を表すカム面データが取得されると、制御装置によりカム７に欠陥があるか否かの判定処理が実施されることになる。カム７の表面に欠陥があるか否かの判定は、図１４に例示する欠陥判定処理により行なわれる。
【００５４】
以下、図１４の欠陥判定処理について説明する。
欠陥判定処理が実行されると、制御装置のＣＰＵは、先ず、カム面データを読込み（ステップＳ３０）、読み込んだカム面データにおいてカム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上（例えば、１ｍｍ以上）である部分を探査し（ステップＳ３１）、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である部分があるか否かの判定を行なう処理を実行する（ステップＳ３２）。ここで、閾値Ｄｒｅｆは、カム７の表面欠陥として管理される表面深さ方向寸法値として設定されるものであり、カム７の使用用途等により定められる。
カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である部分があるか否かの判定は、例えば、カム面データに閾値Ｄｒｅｆ以上に該当する階調があるか否かを判定することで行なうことができ、実施例では、閾値Ｄｒｅｆ以上の箇所の階調を全て値２５６に、閾値Ｄｒｅｆ未満の箇所の階調を全て値０に置き換える、周知の画像処理で行なわれる所謂フィルター処理を行い、階調が値２５６の箇所があるか否かを判定することで行なうものとした。
【００５５】
そして、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である部分が有ると判定したときには、閾値Ｄｒｅｆ以上の箇所の面積Ｓ，回転方向の最大長さＬｃ，回転方向に直角方向の最大長さＬｒをそれぞれ算出し（ステップＳ３３）、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒを閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆおよび閾値Ｌｒｒｅｆと比較する（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。ここで、閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆおよび閾値Ｌｒｒｅｆは、表面欠陥として管理される面積，回転方向長さおよび回転方向に直角方向の長さとして設定されるものであり、カム７の使用用途等により定められる。
したがって、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒと閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆおよび閾値Ｌｒｒｅｆとの比較は、面積Ｓが閾値Ｓｒｅｆ以上であるときや長さＬｃが閾値Ｌｃｒｅｆ以上であるとき、あるいは、長さＬｒが閾値Ｌｒｒｅｆ以上であるときには、カム７の表面に欠陥があることを意味し、面積Ｓが閾値Ｓｐｅｆ未満で最大長さＬｃが閾値Ｌｃｒｅｆ未満、かつ、最大長さＬｒが閾値Ｌｒｒｅｆ未満であるときには、カム７の表面に欠陥がないことを意味する。
【００５６】
なお、図１５に例示する表示器に表示された欠陥部分の表示状態図のように、カム７の表面に複数の欠陥が存在する場合には、それぞれ別の欠陥として面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒを算出する。
それぞれが別の欠陥であるか否かの判断は、例えば、階調として値２５６が付与されたピクセルＰ（図中の黒色部分）が繋がっているか否かを判断することで行なうことができる。即ち、階調として値２５６が付与されたピクセルＰの周りの８つのピクセルＰの何れかに値２５６が付与されたピクセルＰがあれば、値２５６が付与されたピクセルＰが繋がっているものとして別の欠陥ではないと判断し、周りの８つのピクセルＰの何れにも値２５６が付与されたピクセルＰがなければ、値２５６が付与されたピクセルＰは繋がっていないものとして別の欠陥として判断する。
【００５７】
こうして、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒに基づいて、カム７の表面に欠陥があると判定されたときには、表示器２３に「欠陥あり」を表示して（ステップＳ３８）、本処理を終了する。
【００５８】
一方、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒに基づいて、カム７の表面に欠陥がないと判定されたときには、表示器２３に「欠陥なし」を表示して（ステップＳ３７）、本処理を終了する。
【００５９】
以上説明した実施例のカム面検査装置によれば、カム面の表面深さ方向寸法Ｄを測定し、測定した表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である箇所の面積Ｓやカム７の回転方向の最大長さＬｃや回転方向に直角方向の最大長さＬｒに基づいて欠陥があるか否かの判断を行なうから、欠陥の有無判定を自動で行なうことができるとともに、カム面に付着した油や切り屑，塵等を欠陥と判断することがないから、検査の信頼性を向上することができる。
しかも、Ｙ軸倣いポスト２１によりセンサ１９ａとカム７の検査面との距離を常に一定に保持するとともに、Ｚ軸上下駆動モータ１６によりセンサヘッド１９をＺ軸方向に移動することでセンサ１９ａをカム面に対して常に垂直となるように構成したから、カム面の表面深さ方向寸法Ｄをより正確に測定することができる。
また、欠陥があるか無いかを表示器２３に表示するものとしたから、作業者が判定結果を確認できる。
【００６０】
実施例のカム面検査装置では、カムシャフト６を回転させてカム７を回転することでカム７全周の表面深方向寸法Ｄを測定するものとしたが、カム面測定機構１４をカム７の周りに回転させることでカム７全周の表面深方向寸法Ｄを測定するものとしても差し支えない。
【００６１】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持するとともに、センサ１９ａがカム面に対して垂直となるよう構成するものとしたが、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを正確に測定できれば、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持しなくても構わないし、センサ１９ａがカム７の検査面に対して垂直になるよう構成しなくても構わない。
【００６２】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとして磁束密度の変化を検出することができるホール素子１９ｃを使用するものとしたが、磁気抵抗素子や渦電流を用いたものであっても良い。
また、磁界の変化を検出するものに限定されるものではなく、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定できれば、例えば、レーザー等を使用したものであっても構わない。
【００６３】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとして１．３ｍｍ×１．３ｍｍのハウジング１９ｂの略中央に０．１ｍｍ×０．１ｍｍのホール素子１９ｃを貼り付けたものを、０．１ｍｍ間隔で横一列に１０個配置するものとしたが、図１６に示すようにホール素子１９ｃを貼り付けたハウジング１９ｂをセンサヘッド１９に一個配置したものや、図１７に示すように、ハウジング１９ｂを使用せずに、ウエハーから切り出した一列のホール素子１９ｃをセンサヘッド１９に直接貼り付けたもの等、ハウジング１９ｂおよびホール素子１９ｃの寸法や間隔や配置個数や配置場所は如何なる形態であっても構わない。
【００６４】
実施例のカム面検査装置では、カム７の回転方向に直角方向の最大長さＬｒを算出するものとしたが、カム７の回転方向に対して所定角度（例えば、３０°や４５°等）傾斜した方向の最大長さを算出するものとしたり、これらの組み合わせで複数の最大長さを算出するものとしても良い。
【００６５】
実施例のカム面検査装置では、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である箇所の面積Ｓ，回転方向の最大長さＬｃ，回転方向に直角方向の最大長さＬｒを算出するものとしたが、これらの内の何れか一つ、あるいは、二つしか算出しないものであっても構わない
【００６６】
実施例のカム面検査装置では、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である箇所の面積Ｓ，回転方向の最大長さＬｃ，回転方向に直角方向の最大長さＬｒの何れかが閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆ，閾値Ｌｒｒｅｆ以上であれば欠陥があると判定するものとしたが、全てが閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆ，閾値Ｌｒｒｅｆ以上の場合に欠陥があると判定するものとしたり、何れかの二つが閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆ，閾値Ｌｒｒｅｆ以上の場合に欠陥があると判定するものとしても構わない。
【００６７】
実施例のカム面検査装置では、欠陥の有無のみを表示器２３に表示するものとしたが、これに加え、図１５に示すようなカム７のカム面データを表示するものとしても構わない。
【００６８】
実施例のカム面検査装置では、隣り合うカム７，７が同一形状同一位相に形成された一対のカム７，７のカム面を検査するものとして説明したが、隣り合うカム７，７が異形状異位相に形成されたカム７，７のカム面を検査するものであっても良い。
この場合、カム面検査装置の変形例の一例を示す図１８のように、検査するカム７，７と同一形状同一位相に形成されたカム７，７を有するカムシャフト６（マスターワークでも可）を、検査するカム７，７が形成されたカムシャフト６に平行に配置し、検査するカム７，７側にセンサヘッド１９を、平行配置されたカムシャフト６（マスターワーク）側にＹ軸倣い機構２１を配置すれば良い。
【００６９】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持するためにＹ軸倣い機構２１を有する構成としたが、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持できればＹ軸倣い機構２１は無くても構わない。
この場合、図１３に例示する表面深さ寸法測定処理に代えて、図１９に例示する表面深さ寸法測定処理が実行される。
【００７０】
図１９の表面深さ寸法測定処理は、図１３に例示する表面深さ寸法測定処理に対して、ステップＳ２３，２４が異なるだけであり、その他は、図１３の表面深さ寸法測定処理と同様であるので、ここでは、異なる箇所の説明のみを行うものとする。
図１９の表面深さ寸法測定処理では、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置として座標Ｚｓに加えて、センサヘッド１９のＹ軸方向移動位置としての座標Ｙｓを設定し（ステップＳ４３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｘｓ，座標Ｙｓ，座標Ｚｓとなるようモータを制御する処理を行なう（ステップＳ４４）。
Ｙ軸方向移動位置としての座標ＹｓおよびＺ軸方向移動位置としての座標Ｚｓの設定は、例えば、カム７の回転角θとＹ軸座標およびＺ軸座標との関係を予め求めて移動位置設定マップとしてＲＯＭに記憶しておき、カム７の回転角θが与えられたときに移動位置設定マップから対応するＹ軸座標およびＺ軸座標を設定すれば良い。
【００７１】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａがカム面７ａの検査面に対して常に垂直となるようにカム７の回転角θとＺ軸座標との関係を予め求めてＺ軸方向移動位置設定マップとしてＲＯＭに記憶しておくものとしたが、カム面７ａの表面状態の測定を行なう際に、先ず、センサ１９ａとカム面７ａの検査面が常に垂直となるＺ軸座標の測定を行うものとしても良い。
この場合、図２０に例示する測定前設定処理が実行される。この処理は、カム面７ａの表面状態を測定する前、即ち、図１３の表面深さ寸法測定処理が実行される前に実行される。
【００７２】
図２０の測定前設定処理が実行されると、制御装置のＣＰＵは、図２１に例示するカム回転処理（ステップＳ１００）、図２２に例示するセンサヘッド移動処理（ステップＳ１０２）、図２３に例示するデータ格納処理（ステップＳ１０４）を実行し、その後、カム回転角θが３６０°となったか否かの判定を行い（ステップＳ１０６）、カム回転角θが３６０°となったと判定されたらカム回転角θを０°に設定して（ステップＳ１０８）、本処理を終了する。
【００７３】
このように、カム回転角θが３６０°となるまで、カム回転処理（ステップＳ１００）、センサヘッド移動処理（ステップＳ１０２）、データ格納処理（ステップＳ１０４）を繰り返し実行することで、センサ１９ａとカム面７ａの検査面が常に垂直となるＺ軸座標をカム７の全周において測定することができる。なお、測定前設定処理は、本変形例では、図２４に例示するようにセンサヘッド１９を初期位置Ｚ０（カム７の最下端位置）から上限値Ｚｍａｘまで移動させることで行なうものとした。
【００７４】
［カム回転処理］
カム回転処理では、図２１に示すように、制御装置のＣＰＵは、フラグｆ１を読み込む処理を実行し（ステップＳ２００）、フラグｆ１が値１であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、フラグｆ１は、後に詳細を説明するデータ格納処理において、カム回転角θおよびセンサ１９ａのＺ軸移動位置としての座標Ｚｓが記憶エリアに格納されたか否かを示すものであり、カム回転角θおよび座標Ｚｓが記憶エリアに格納された場合には値１が、格納されていない場合には値０が設定される。
【００７５】
はじめてカム回転処理が実行される場合は、フラグｆ１は値０が設定されているので何も処理されずに、そのまま本処理を終了する。カム回転角θおよび座標Ｚｓが記憶エリアに格納されるとフラグｆ１に値１が設定されるので、カム回転角θを値１°だけインクリメントするとともに（ステップＳ２０４）、フラグｆ１を値０に設定し（ステップＳ２０６）、カム回転角θとなるようモータ１０を制御して（ステップＳ２０８）、本処理を終了する。本変形例では、カム回転角θを値１°ずつインクリメントするものとしたが、より精密な測定を有する場合等には１°より小さい値であっても良く、また、測定時間短縮が要求される場合等には１°より大きい値であっても良い。
【００７６】
［センサヘッド移動処理］
センサヘッド移動処理では、図２２に示すように、制御装置のＣＰＵは、フラグｆ２を読み込み（ステップＳ３００）、フラグｆ２が値１であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ３０２）。ここで、フラグｆ２は、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置としての座標Ｚｓが上限値Ｚｍａｘに到達したか否かを示すものであり、座標Ｚｓが上限値Ｚｍａｘに到達したときにはフラグｆ２が値１に設定され、到達していないときにはフラグｆ２が値０に設定されるものである。
【００７７】
フラグｆ２が値１であると判定されたときには、座標Ｚｓを値０．１だけインクリメントし（ステップＳ３０４）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置が座標ＺｓとなるようモータＭ１を制御して（ステップＳ３０６）、本処理を終了する。本変形例では、座標Ｚｓを値０．１ずつインクリメントするものとしたが、より精密な測定を有する場合等には値０．１より小さい値であっても良く、また、測定時間短縮が要求される場合等には値０．１より大きい値であっても良い。
【００７８】
フラグｆ２が値１であると判定されたときには、座標Ｚｓを値０に設定するとともに（ステップＳ３０８）、フラグｆ２を値０に設定して（ステップＳ３１０）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置が座標Ｚｓ（値０）となるようモータＭ１を制御して（ステップＳ３０６）、本処理を終了する。
【００７９】
［データ格納処理］
データ格納処理では、図２３に示すように、制御装置のＣＰＵは、カム回転角θ，センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置としての座標Ｚｓ，座標Ｚｓにおけるホール電圧Ｅｈを読み込む処理を実行する（ステップＳ４００）。次に、読み込んだホール電圧Ｅｈと前回記憶したホール電圧Ｅｈ＊とを比較し（ステップＳ４０２）、今回読み込んだホール電圧Ｅｈの値が前回記憶したホール電圧Ｅｈ＊の値より大きいか否かの判定を行なう（ステップＳ４０４）。
【００８０】
大きいと判定された場合は、前回記憶したホール電圧Ｅｈ＊及びこのホール電圧Ｅｈ＊を測定した座標Ｚｓ＊に代えて、今回のホール電圧Ｅｈ及びこのホール電圧Ｅｈを測定した座標Ｚｓを記憶する（ステップＳ４０６）。ここで、ホール電圧Ｅｈ及び座標Ｚｓの記憶は、本変形例では、ＲＡＭの所定領域に設定した仮格納エリアに格納することで行なうものとした。
【００８１】
続いて、読み込んだ座標Ｚｓの値が上限値Ｚｍａｘであるか否かの判定を行なう処理を実行する（ステップＳ４０８）。座標Ｚｓが上限値Ｚｍａｘであると判定されたときには、読み込んだカム回転角θと仮格納エリアに格納されている座標ＺｓとをＲＡＭの所定領域に設定したＺ軸方向移動位置格納エリアに記憶し（ステップＳ４１０）、フラグｆ１およびフラグｆ２を値１に設定して（ステップＳ４１２）、本処理を終了する。
【００８２】
この変形例のカム面検査装置では、カム７の表面状態を測定する前に、センサ１９ａとカム面７ａの検査面とが常に垂直となるセンサヘッド１９の座標Ｚｓをカム回転角θ毎に測定するものとしたから、予めＺ軸方向移動位置設定マップが設定されていないカム７でも表面状態を測定することができる。
【００８３】
変形例のカム面検査装置では、カム７の表面状態を測定する前に、センサ１９ａとカム面７ａの検査面とが常に垂直となるセンサヘッド１９の座標Ｚｓをカム回転角θ毎に測定するものとしたが、座標Ｚｓに加えて、センサ１９ａとカム面７ａの検査面とが常に一定の距離を保持するようセンサヘッド１９の座標Ｙｓをカム回転角θ毎に測定するものとしても良い。
【００８４】
変形例のカム面検査装置では、図２４に示すように、センサヘッド１９をカム７の最下端位置である初期位置Ｚ０から上限値Ｚｍａｘまで移動させるものとしたが、センサヘッド１９を上限値Ｚｍａｘから初期位置Ｚ０まで移動させるものや、カム７の中央位置Ｚｃｅｎｔをセンサヘッド１９の初期位置とするもの等、センサヘッド１９の移動形態は、如何なるものであっても構わない。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】カムシャフトのカム面を検査する検査装置の正面概略構成図である。
【図２】図１の側面構成図である。
【図３】カムシャフトに対するセンサヘッドとＹ軸倣い機構の配置状態を示す平面概略構成図である。
【図４】複数のセンサを所定間隔で横方向に配置したセンサヘッドの斜視構成図である。
【図５】図４のセンサの詳細を表した詳細図である。
【図６】Ｙ軸倣い機構を円柱状のローラーで構成した場合の拡大図である。
【図７】凹形状を有するカムの構成図である。
【図８】Ｙ軸倣い機構にローラーを設けてカムに接触させる場合の要部拡大構成図である。
【図９】球体をセンサヘッドに一体的に形成する構造の構成図である。
【図１０】平面状のＹ軸倣い機構にカムを接触させる場合の要部拡大構成図である。
【図１１】カムの回転角とセンサの最適測定位置を示す作用説明図である。
【図１２】カムの回転角とセンサの最適測定位置を示す作用説明図である。
【図１３】制御装置により実行されるカム面の表面深さ寸法測定処理の一例を示すフローチャート図である。
【図１４】欠陥判定処理についてのフローチャート図である。
【図１５】表示器に表示された欠陥部分の表示状態図である。
【図１６】一個のセンサを配置したセンサヘッドの斜視構成図である。
【図１７】ウエハーから切り出した一列のホール素子をセンサヘッドに直接貼り付けた場合のセンサヘッドの斜視構成図である。
【図１８】カムシャフトを２本平行に配置し、平行な隣のカムシャフトのカムを倣い基準とする場合の図３の変更例を示す平面概略構成図である。
【図１９】Ｙ軸倣い機構が無い場合の表面深さ寸法測定処理のフローチャート図である。
【図２０】図１３の表面深さ寸法測定処理が実行される前に実行される測定前設定処理のフローチャート図である。
【図２１】図２０の測定前設定処理におけるカム回転処理のフローチャート図である。
【図２２】図２０の測定前設定処理におけるセンサヘッド移動処理のフローチャート図である。
【図２３】図２０の測定前設定処理におけるデータ格納処理のフローチャート図である。
【図２４】センサヘッドの移動形態の説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 検査装置
２ 機台
３ チャック
４ カムシャフト押え
５ 固定軸
６ カムシャフト
７ カム
７ａ カム面
８ カム押さえシリンダ
９ カム押さえスライド
１０ θ軸回転モータ
１１ シリンダ
１２ スライド
１３ スライドベース
１４ カム面測定機構
１５ Ｘ軸スライド
１６ Ｚ軸上下駆動モータ
１７ ボールネジ
１８ Ｚ軸スライド
１９ センサヘッド
１９ａ センサ
１９ｃ ホール素子
２０ Ｙ軸スライドベース
２１ Ｙ軸倣い機構
２１ａ ローラー
２１ｂ 球体
２１ｃ 平板
２２ 制御装置
２３ 表示器
２４ Ｘ軸移動モータ
２５ ベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフトのカム面等の表面欠陥や形状の違いを検査する検査装置及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の検査装置としては、特許文献１に開示されているように、カムシャフトのカム面をＣＣＤ等のカメラにより走査して、カム面の表面欠陥を検査するものが提案されている。
この検査装置では、カム面に巣或いは黒皮残りといった欠陥があると、カメラの光学系の受光量変化から不良品と判定できるものとしている。
【特許文献１】特公平６−１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、こうした検査装置では、カム面の３次元情報、即ち深さ方向の情報を加えた表面情報を取得できないことから、カム面に油や切り屑，塵等が付着していた場合にも、カメラの光学系の受光量変化として不良品と判定されてしまうため、検査結果の信頼性に欠けるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、検査の信頼性向上を目的の一つとし、また、欠陥の有無判定の自動化を目的の一つとし、更に、検査の高速化を目的の一つとするものであり、その請求項１は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査装置において、前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得する情報取得手段と、該情報取得手段により取得された前記表面３次元情報に基づき前記検査対象に欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段とを備えたことである。
【０００５】
また、請求項２は、前記検査対象は固定軸回りに回転し、前記情報取得手段は、該検査対象が回転することで前記回転方向周表面全周の前記表面３次元情報を取得する手段であることである。
【０００６】
また、請求項３は、前記情報取得手段は、前記表面３次元情報を取得する情報取得部を有し、該情報取得部が前記検査面に対して常に垂直となるよう構成されてなることである。
【０００７】
また、請求項４は、前記情報取得手段は、前記情報取得部と前記検査面との間隔が常に一定距離となるように構成されてなることである。
【０００８】
また、請求項５は、前記情報取得手段は、前記深さ方向の情報として前記検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得する手段であることである。
【０００９】
また、請求項６は、前記情報取得手段は、前記検査面の磁界の変化を検出することにより前記深さ寸法を取得する手段であることである。
【００１０】
また、請求項７は、前記欠陥判定手段は、前記深さ寸法が所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定する手段であることである。
【００１１】
また、請求項８は、前記凹部の面積を算出する面積算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該面積算出手段により算出された前記凹部の面積の値が第一の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段であることである。
【００１２】
また、請求項９は、前記凹部の回転方向最大寸法を算出する回転方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該回転方向寸法算出手段により算出された前記回転方向最大寸法の値が第二の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段であることである。
【００１３】
また、請求項１０は、前記凹部の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法を算出する傾斜方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該傾斜方向寸法算出手段により算出された前記回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法の値が第三の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段であることである。
【００１４】
また、請求項１１は、前記表面３次元情報を画像処理する画像処理手段と、該画像処理された該表面３次元情報を表示する表示手段とを備えることである。
【００１５】
また、請求項１２は、前記画像処理手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調を変える画像処理を行い、前記表示手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調が変えられた前記表面３次元情報を表示する手段であることである。
【００１６】
また、請求項１３は、表示手段は、前記欠陥判定手段による判定結果を表示する手段であることである。
【００１７】
また、請求項１４は、前記検査対象は、回転軸方向に同形状同位相の第二検査対象を備え、前記情報取得手段は、該検査対象と該第二検査対象の前記表面３次元情報を同時に取得可能な手段であり、前記欠陥判定手段は、該検査対象と該第二検査対象とに欠陥があるか否かを同時に判定可能な手段であることである。
【００１８】
また、請求項１５の検査方法は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査方法において、（ａ）前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得し、（ｂ）取得した前記表面３次元情報に基づいて、前記検査面に形成された凹部の面積と、該凹部の長さ寸法の少なくとも一つを算出し、（ｃ）前記深さ方向の情報としての前記凹部の深さが所定値以下の場合、または前記凹部の面積および前記凹部の長さ寸法が第二所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定し、該凹部の深さが所定値より大きく、且つ、前記凹部の面積と前記凹部の長さ寸法の少なくとも一つが第二所定値よりも大きい場合には、前記検査対象に欠陥があると判定することである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査装置において、回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得する情報取得手段と、情報取得手段により取得された表面３次元情報に基づき、検査対象に欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段とを備えることにより、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面上の検査面の表面３次元情報を取得し、この表面３次元情報に基づいて検査対象に欠陥があるか否かの判定を行うものであるから、正確な検査結果が得られ、検査の信頼性が向上するものとなる。
また、欠陥の有無の判定を自動化することができるものとなる。
【００２０】
また、検査対象は固定軸回りに回転し、情報取得手段は、検査対象が回転することで回転方向周表面全周の表面３次元情報を取得する手段であることにより、検査対象を回転させるだけで検査対象の回転方向周表面全周の表面３次元情報を取得することができるものとなる。
【００２１】
また、情報取得手段は、表面３次元情報を取得する情報取得部を有し、情報取得部が検査面に対して常に垂直となるよう構成されているため、検査対象の回転位置によって情報取得の状況に差異が生じることがなく、検査面の表面３次元情報を精度よく取得することができるものとなる。
【００２２】
また、情報取得手段は、情報取得部と検査面との間隔が常に一定距離となるように構成されているため、情報取得部と検査面との間隔が常に一定距離となり、検査対象の回転位置によって情報取得の状況に差異が生じることがなく、検査面の表面３次元情報を精度よく取得することができるものとなる。
【００２３】
また、情報取得手段は、深さ方向の情報として検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得する手段であることにより、深さ方向の情報として検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得することができるものとなる。
【００２４】
また、情報取得手段は、検査面の磁界の変化を検出することにより深さ寸法を取得する手段であることにより、磁界の変化を取得することにより、深さ寸法を取得することができるものとなる。
【００２５】
また、欠陥判定手段は、深さ寸法が所定値以下の場合には、検査対象に欠陥がないと判定する手段であることにより、検査面に凹部が存在しても、凹部の深さ寸法が所定値以下の場合には欠陥がないと判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２６】
また、凹部の面積を算出する面積算出手段を有し、欠陥判定手段は、面積算出手段により算出された凹部の面積の値が第一の範囲以外のときに、検査対象に欠陥があると判定する手段であることにより、検査対象の検査面に第一の範囲以外の面積を有する凹部が存在するときに欠陥があると判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２７】
また、凹部の回転方向最大寸法を算出する回転方向寸法算出手段を有し、欠陥判定手段は、回転方向寸法算出手段により算出された回転方向最大寸法の値が第二の範囲以外のときに、検査対象に欠陥があると判定する手段であることにより、検査対象の検査面に第二の範囲以外の回転方向最大寸法を有する凹部が存在するときに欠陥があると判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２８】
また、凹部の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法を算出する傾斜方向寸法算出手段を有し、欠陥判定手段は、傾斜方向寸法算出手段により算出された回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法の値が第三の範囲以外のときに、検査対象に欠陥があると判定する手段であることにより、検査対象の検査面の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向に第三の範囲以外の最大寸法を有する凹部が存在するときに欠陥があると判定するため、真の欠陥のみを欠陥として判定することができるものとなる。
【００２９】
また、表面３次元情報を画像処理する画像処理手段と、画像処理された表面３次元情報を表示する表示手段とを備えることにより、検査対象の検査面の情報を視認することができるものとなる。
【００３０】
また、画像処理手段は、凹部の深さの度合いに応じて色調を変える画像処理を行い、表示手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調が変えられた表面３次元情報を表示する手段であることにより、凹部の形状を立体的に視認することができるものとなる。
【００３１】
また、表示手段は、欠陥判定手段による判定結果を表示する手段であることにより、判定結果を視認することができるものとなる。
【００３２】
また、検査対象は、回転軸方向に同形状同位相の第二検査対象を備え、情報取得手段は、検査対象と第二検査対象の表面３次元情報を同時に取得可能な手段であり、欠陥判定手段は、検査対象と第二検査対象とに欠陥があるか否かを同時に判定可能な手段であることにより、同一形状同位相に形成された検査対象の欠陥の有無を同時に判定することができるものとなり、検査の高速化が図れるものとなる。
【００３３】
また検査方法は、回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査方法において、（ａ）回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得し、（ｂ）取得した表面３次元情報に基づいて、検査面に形成された凹部の面積と、凹部の長さ寸法の少なくとも一つを算出し、（ｃ）深さ方向の情報としての凹部の深さが所定値以下の場合、または凹部の面積および凹部の長さ寸法が第二所定値以下の場合には、検査対象に欠陥がないと判定し、凹部の深さが所定値より大きく、且つ、凹部の面積と凹部の長さ寸法の少なくとも一つが、第二所定値よりも大きい場合には、検査対象に欠陥があると判定するものであるため、正確な検査結果が得られ、検査の信頼性が向上するものとなる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施例の検査装置の一例であるカムシャフトのカム面の表面状態を検査するカム面検査装置の正面概略構成図であり、図２は、図１の側面構成図であり、また図３は、主要部の配置構成を示す平面図である。
図において、検査装置１は、機台２上に、チャック３を備えたカムシャフト押え４と、カムシャフト押え４と対向状に固定軸５が配置されて、チャック３と固定軸５間でカムシャフト６を回転可能に支持することができるように構成されており、カムシャフト６には、幅１４ｍｍの同一位相のカム７，７が隣り合って配置されている。
【００３５】
カムシャフト押え４は、カム押さえシリンダ８の作動により、カム押さえスライド９を介して横方向に移動でき、また、固定軸５は、シリンダ１１の作動により、スライド１２を介して横方向に移動できて、カムシャフト６を着脱可能に支持できるように構成されている。
また、カムシャフト押え４には、θ軸回転モータ１０が備えられており、θ軸回転モータ１０を介してカムシャフト６を回転させることができるように構成されている。
また、スライドベース１３上には、所定間隔をおいてカム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４，１４，１４が配設されており、スライドベース１３は、Ｘ軸移動モータ２４によりＸ軸スライド１５を介してＸ軸方向に移動できるように構成されている。
【００３６】
各カム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４は、図２のように、カム７に対し左右にそれぞれ配置されており、上面側にはＺ軸上下駆動モータ１６が立設されており、このＺ軸上下駆動モータ１６が回転されることにより、ボールネジ１７が回転されて、このボールネジ１７の回転に伴って、Ｚ軸スライド１８を介して、センサヘッド１９がＺ軸方向に上下動できるように構成されている。
【００３７】
図４は、センサヘッド１９を模式的に表した模式図、図５は、センサ１９ａの詳細を表した詳細図である。
図４に示すように、センサヘッド１９には、カム７のカム面の表面状態としてカム７における表面の深さ方向寸法を検出できるセンサ１９ａがカム７側に配置されている。
センサ１９ａは、図５に示すように、実施例では、１．３ｍｍ×１．３ｍｍのハウジング１９ｂの略中央に０．１ｍｍ×０．１ｍｍのホール素子１９ｃを貼り付けたものを、０．１ｍｍ間隔で横一列に１０個配置するものとした。
したがって、カムシャフト６が１回転するごとに、カム７の表面の深さ方向寸法をカム７の周方向の線データとして１０個（１．４ｍｍ間隔）取得することができる。
本実施例のようにカム７が幅１４ｍｍで形成されている場合には、センサヘッド１９をカム７の幅方向（Ｘ軸方向）に０．１ｍｍずつ１３回移動、即ち、カムシャフト６を１４回転させることでカム７の表面の深さ方向寸法を面データとして取得することができる。
【００３８】
なお、ハウジング１９ｂのセンサヘッド１９への取り付けやホール素子１９ｃのハウジング１９ｂへの貼り付けの際に発生する傾きや間隔のばらつきを考慮して、センサヘッド１９をＸ軸方向に０．１ｍｍずつ１３回以上移動するものとしても良い。
このようにデータを重複して取得することで、より正確な面データを取得することができる。
【００３９】
また、各カム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４の側方には、Ｙ軸倣い機構２１が連結されており、このＹ軸倣い機構２１がＹ軸スライドベース２０を介してスライドベース１３上に固定されたものとなっている。
このＹ軸倣い機構２１は、カム７に当接して、カムシャフト６の回転と共にカム７が回転されたときに、カム７に押されてＹ軸スライドベース２０を介してＹ軸方向へ移動できるように構成されており、これにより、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持可能に構成されている。Ｙ軸倣い機構２１は、実施例では、円柱状のローラー２１ａで構成するものとした。
【００４０】
このように、Ｙ軸倣い機構２１を円柱状のローラー２１ａで構成することにより、図６に拡大して示すように、カム７との接触形態が点接触となるため、カム７における回転フリクションを極力押えることができるとともに、カム７との接触部が摩耗したときには、ローラー２１ａを回転させることで容易に対応できるものとなる。
【００４１】
図８および図９は、ローラー２１ａに代えて球体２１ｂを使用したＹ軸倣い機構２１の一例を模式的に表した模式図である。
図７に示すような凹形状を有するカム７について正確に倣うことができるようにする場合には、図８に示すように、Ｙ軸倣い機構２１とセンサヘッド１９とをベース２５に一体的に固定し、この一体的に固定した構造体２６がＹ軸スライドベース２０を介してＹ軸方向へ移動できるように構成すれば良い。
【００４２】
また、図７に示すような凹形状を有するカム７については倣うことはできないが、図９に示すように、球体２１ｂをセンサヘッド１９に一体的に形成する構造とすることもできる。この構造によれば、カムシャフト６に同一位相のカム７，７，７が隣り合って配置されていない場合であっても、カム面７ａとセンサ１９ａとの距離を常に一定に保持することができる。
【００４３】
図１０は、平板を使用したＹ軸倣い機構を模式的に表した模式図である。ローラー２１ａや球体２１ｂに比べ、上述した機能において多少劣るものの、図１０に示すように、Ｙ軸倣い機構２１を平板２１ｃで構成するものとしても構わない。
【００４４】
なお、前述した如く、Ｚ軸上下駆動モータ１６を備えてセンサヘッド１９をＺ軸方向に上下動可能としたのは、図１１或いは図１２の作用説明図で示すように、カム７のカム面７ａの測定時に、カム曲面の法線上にセンサ１９ａが位置していることが好ましく、カム面７ａの検査面に対し常にセンサ１９ａが垂直となるように、カム７の回転位置によってセンサ１９ａを上下動させる必要があるからである。
【００４５】
なお、図３に示すように、隣り合う同一位相の一対のカム７，７に対して、隣のカム７を倣い基準として計測を行えるように左右のカム面の表面状態を測定するためのカム面測定機構１４及びＹ軸倣い機構２１が配置されており、隣り合うカム７，７を相互に倣い基準として、一度に同一位相の一対のカム７，７の計測が可能なように構成されている。
このように配置すれば、同一形状同位相に形成されたカム７，７の欠陥の有無や形状の違いを同時に判定することができ、高速化が図れるものとなる。
【００４６】
なお、図１に示すように、制御装置２２は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、図示しない入出力ポートを備える。
制御装置２２からは、Ｘ軸移動モータ２４，Ｚ軸上下駆動モータ１６，θ軸回転モータ１０への駆動制御信号やチャック３，シリンダ１１への駆動制御信号、表示器２３への画像表示信号などが出力されている。
【００４７】
次に、こうして構成された実施例のカム面検査装置の動作について説明する。
図１３は、実施例の制御装置２２により実行されるカム面７ａの表面深さ寸法測定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、カム面７ａの表面状態を測定するためにカムシャフト６の回転が開始されたときに所定時間ごとに繰り返し実行される。
【００４８】
表面深さ寸法測定処理が実行されると、制御装置２２のＣＰＵは、先ず、カム回転角θおよびカム回転数Ｎを読込み（ステップＳ２０）、カム回転数Ｎが値１４であるか否かの判定を行なう処理を実行する（ステップＳ２１）。これは、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを面データとして取得できたか否かを判断する為であり、前述したように、カム７が１４回転することでカム７の表面深さ方向寸法Ｄを面データとして取得することができるからである。
カム回転数Ｎが値１４でないときには、カム回転角θが３６０°であるか否かの判定を行なう（ステップＳ２２）。カム回転角θが３６０°でないと判定されたときには、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置として座標Ｚｓを設定し（ステップＳ２３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｚｓとなるようモータを制御する（ステップＳ２４）。
【００４９】
Ｚ軸方向移動位置としての座標Ｚｓの設定は、実施例では、カム７の回転角θとＺ軸座標との関係を予め求めてＺ軸方向移動位置設定マップとしてＲＯＭに記憶しておき、カム７の回転角θが与えられたときにＺ軸方向移動位置設定マップから対応するＺ軸座標を設定するものとした。そして、座標Ｚｓにおけるカム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定して（ステップＳ２５）、本処理を終了する。カム７の表面深さ方向寸法Ｄの測定は、実施例では、ホール素子１９ｃからの電圧値を読み込むことで行なうものとした。
また、実施例では、ホール素子１９ｃの大きさ（０．１ｍｍ×０．１ｍｍ）に合わせて座標Ｘｓを値０．１だけインクリメントするものとしたが、ホール素子１９ｃの大きさや必要とされる測定精度に合わせて座標Ｘｓをインクリメントする値は変更しても良い。
【００５０】
ステップＳ２１でカム回転数Ｎが値１４であると判定されたとき、即ち、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを面データとして取得できたときには、カム回転数Ｎを値０に設定し（ステップＳ２６）、センサヘッド１９のＸ軸方向移動位置である座標Ｘｓを値０に設定するとともに（ステップＳ２７）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置として座標Ｚｓを設定して（ステップＳ２３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｘｓ，座標Ｚｓとなるようモータを制御する（ステップＳ２４）。そして、座標Ｘｓ，座標Ｚｓにおけるカム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定して（ステップＳ２５）、本処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ２２でカム回転角θが３６０°であると判定されたとき、即ち、カムシャフト６が一回転したと判定されたときには、カム回転数Ｎを値１だけインクリメントし（ステップＳ２８）、センサヘッド１９のＸ軸方向移動位置である座標Ｘｓを値０．１だけインクリメントするとともに（ステップＳ２９）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置に座標Ｚｓを設定して（ステップＳ２３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｘｓ，座標Ｚｓとなるようモータを制御する（ステップＳ２４）。そして、座標Ｘｓ，座標Ｚｓにおけるカム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定して（ステップＳ２５）、本処理を終了する。
【００５２】
そして、制御装置のＣＰＵは、このようにして測定されたカム７の表面深さ方向寸法Ｄをデジタル値に変換し、さらに対応する階調を付与して、カム面データとしてＲＡＭの所定領域に設定されたカム面データ格納エリアに記憶する。ここで、階調の付与は、実施例では、カム７の表面において凹凸がない平面での値（正確にはＡＤ変換後のデジタル値）を階調０とし、ホール電圧測定アンプの上限値を階調２５５とし、上限値と平面での値との電圧差を２５６で除することで行なうものとした。
【００５３】
こうしてカム面深さ寸法処理が実施されて、カム７の表面状態を表すカム面データが取得されると、制御装置によりカム７に欠陥があるか否かの判定処理が実施されることになる。カム７の表面に欠陥があるか否かの判定は、図１４に例示する欠陥判定処理により行なわれる。
【００５４】
以下、図１４の欠陥判定処理について説明する。
欠陥判定処理が実行されると、制御装置のＣＰＵは、先ず、カム面データを読込み（ステップＳ３０）、読み込んだカム面データにおいてカム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上（例えば、１ｍｍ以上）である部分を探査し（ステップＳ３１）、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である部分があるか否かの判定を行なう処理を実行する（ステップＳ３２）。ここで、閾値Ｄｒｅｆは、カム７の表面欠陥として管理される表面深さ方向寸法値として設定されるものであり、カム７の使用用途等により定められる。
カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である部分があるか否かの判定は、例えば、カム面データに閾値Ｄｒｅｆ以上に該当する階調があるか否かを判定することで行なうことができ、実施例では、閾値Ｄｒｅｆ以上の箇所の階調を全て値２５６に、閾値Ｄｒｅｆ未満の箇所の階調を全て値０に置き換える、周知の画像処理で行なわれる所謂フィルター処理を行い、階調が値２５６の箇所があるか否かを判定することで行なうものとした。
【００５５】
そして、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である部分が有ると判定したときには、閾値Ｄｒｅｆ以上の箇所の面積Ｓ，回転方向の最大長さＬｃ，回転方向に直角方向の最大長さＬｒをそれぞれ算出し（ステップＳ３３）、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒを閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆおよび閾値Ｌｒｒｅｆと比較する（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。ここで、閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆおよび閾値Ｌｒｒｅｆは、表面欠陥として管理される面積，回転方向長さおよび回転方向に直角方向の長さとして設定されるものであり、カム７の使用用途等により定められる。
したがって、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒと閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆおよび閾値Ｌｒｒｅｆとの比較は、面積Ｓが閾値Ｓｒｅｆ以上であるときや長さＬｃが閾値Ｌｃｒｅｆ以上であるとき、あるいは、長さＬｒが閾値Ｌｒｒｅｆ以上であるときには、カム７の表面に欠陥があることを意味し、面積Ｓが閾値Ｓｐｅｆ未満で最大長さＬｃが閾値Ｌｃｒｅｆ未満、かつ、最大長さＬｒが閾値Ｌｒｒｅｆ未満であるときには、カム７の表面に欠陥がないことを意味する。
【００５６】
なお、図１５に例示する表示器に表示された欠陥部分の表示状態図のように、カム７の表面に複数の欠陥が存在する場合には、それぞれ別の欠陥として面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒを算出する。
それぞれが別の欠陥であるか否かの判断は、例えば、階調として値２５６が付与されたピクセルＰ（図中の黒色部分）が繋がっているか否かを判断することで行なうことができる。即ち、階調として値２５６が付与されたピクセルＰの周りの８つのピクセルＰの何れかに値２５６が付与されたピクセルＰがあれば、値２５６が付与されたピクセルＰが繋がっているものとして別の欠陥ではないと判断し、周りの８つのピクセルＰの何れにも値２５６が付与されたピクセルＰがなければ、値２５６が付与されたピクセルＰは繋がっていないものとして別の欠陥として判断する。
【００５７】
こうして、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒに基づいて、カム７の表面に欠陥があると判定されたときには、表示器２３に「欠陥あり」を表示して（ステップＳ３８）、本処理を終了する。
【００５８】
一方、面積Ｓ，最大長さＬｃおよび最大長さＬｒに基づいて、カム７の表面に欠陥がないと判定されたときには、表示器２３に「欠陥なし」を表示して（ステップＳ３７）、本処理を終了する。
【００５９】
以上説明した実施例のカム面検査装置によれば、カム面の表面深さ方向寸法Ｄを測定し、測定した表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である箇所の面積Ｓやカム７の回転方向の最大長さＬｃや回転方向に直角方向の最大長さＬｒに基づいて欠陥があるか否かの判断を行なうから、欠陥の有無判定を自動で行なうことができるとともに、カム面に付着した油や切り屑，塵等を欠陥と判断することがないから、検査の信頼性を向上することができる。
しかも、Ｙ軸倣いポスト２１によりセンサ１９ａとカム７の検査面との距離を常に一定に保持するとともに、Ｚ軸上下駆動モータ１６によりセンサヘッド１９をＺ軸方向に移動することでセンサ１９ａをカム面に対して常に垂直となるように構成したから、カム面の表面深さ方向寸法Ｄをより正確に測定することができる。
また、欠陥があるか無いかを表示器２３に表示するものとしたから、作業者が判定結果を確認できる。
【００６０】
実施例のカム面検査装置では、カムシャフト６を回転させてカム７を回転することでカム７全周の表面深方向寸法Ｄを測定するものとしたが、カム面測定機構１４をカム７の周りに回転させることでカム７全周の表面深方向寸法Ｄを測定するものとしても差し支えない。
【００６１】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持するとともに、センサ１９ａがカム面に対して垂直となるよう構成するものとしたが、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを正確に測定できれば、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持しなくても構わないし、センサ１９ａがカム７の検査面に対して垂直になるよう構成しなくても構わない。
【００６２】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとして磁束密度の変化を検出することができるホール素子１９ｃを使用するものとしたが、磁気抵抗素子や渦電流を用いたものであっても良い。
また、磁界の変化を検出するものに限定されるものではなく、カム７の表面深さ方向寸法Ｄを測定できれば、例えば、レーザー等を使用したものであっても構わない。
【００６３】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとして１．３ｍｍ×１．３ｍｍのハウジング１９ｂの略中央に０．１ｍｍ×０．１ｍｍのホール素子１９ｃを貼り付けたものを、０．１ｍｍ間隔で横一列に１０個配置するものとしたが、図１６に示すようにホール素子１９ｃを貼り付けたハウジング１９ｂをセンサヘッド１９に一個配置したものや、図１７に示すように、ハウジング１９ｂを使用せずに、ウエハーから切り出した一列のホール素子１９ｃをセンサヘッド１９に直接貼り付けたもの等、ハウジング１９ｂおよびホール素子１９ｃの寸法や間隔や配置個数や配置場所は如何なる形態であっても構わない。
【００６４】
実施例のカム面検査装置では、カム７の回転方向に直角方向の最大長さＬｒを算出するものとしたが、カム７の回転方向に対して所定角度（例えば、３０°や４５°等）傾斜した方向の最大長さを算出するものとしたり、これらの組み合わせで複数の最大長さを算出するものとしても良い。
【００６５】
実施例のカム面検査装置では、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である箇所の面積Ｓ，回転方向の最大長さＬｃ，回転方向に直角方向の最大長さＬｒを算出するものとしたが、これらの内の何れか一つ、あるいは、二つしか算出しないものであっても構わない
【００６６】
実施例のカム面検査装置では、カム７の表面深さ方向寸法Ｄが閾値Ｄｒｅｆ以上である箇所の面積Ｓ，回転方向の最大長さＬｃ，回転方向に直角方向の最大長さＬｒの何れかが閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆ，閾値Ｌｒｒｅｆ以上であれば欠陥があると判定するものとしたが、全てが閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆ，閾値Ｌｒｒｅｆ以上の場合に欠陥があると判定するものとしたり、何れかの二つが閾値Ｓｒｅｆ，閾値Ｌｃｒｅｆ，閾値Ｌｒｒｅｆ以上の場合に欠陥があると判定するものとしても構わない。
【００６７】
実施例のカム面検査装置では、欠陥の有無のみを表示器２３に表示するものとしたが、これに加え、図１５に示すようなカム７のカム面データを表示するものとしても構わない。
【００６８】
実施例のカム面検査装置では、隣り合うカム７，７が同一形状同一位相に形成された一対のカム７，７のカム面を検査するものとして説明したが、隣り合うカム７，７が異形状異位相に形成されたカム７，７のカム面を検査するものであっても良い。
この場合、カム面検査装置の変形例の一例を示す図１８のように、検査するカム７，７と同一形状同一位相に形成されたカム７，７を有するカムシャフト６（マスターワークでも可）を、検査するカム７，７が形成されたカムシャフト６に平行に配置し、検査するカム７，７側にセンサヘッド１９を、平行配置されたカムシャフト６（マスターワーク）側にＹ軸倣い機構２１を配置すれば良い。
【００６９】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持するためにＹ軸倣い機構２１を有する構成としたが、センサ１９ａとカム面との距離を常に一定に保持できればＹ軸倣い機構２１は無くても構わない。
この場合、図１３に例示する表面深さ寸法測定処理に代えて、図１９に例示する表面深さ寸法測定処理が実行される。
【００７０】
図１９の表面深さ寸法測定処理は、図１３に例示する表面深さ寸法測定処理に対して、ステップＳ２３，２４が異なるだけであり、その他は、図１３の表面深さ寸法測定処理と同様であるので、ここでは、異なる箇所の説明のみを行うものとする。
図１９の表面深さ寸法測定処理では、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置として座標Ｚｓに加えて、センサヘッド１９のＹ軸方向移動位置としての座標Ｙｓを設定し（ステップＳ４３）、センサヘッド１９の位置が座標Ｘｓ，座標Ｙｓ，座標Ｚｓとなるようモータを制御する処理を行なう（ステップＳ４４）。
Ｙ軸方向移動位置としての座標ＹｓおよびＺ軸方向移動位置としての座標Ｚｓの設定は、例えば、カム７の回転角θとＹ軸座標およびＺ軸座標との関係を予め求めて移動位置設定マップとしてＲＯＭに記憶しておき、カム７の回転角θが与えられたときに移動位置設定マップから対応するＹ軸座標およびＺ軸座標を設定すれば良い。
【００７１】
実施例のカム面検査装置では、センサ１９ａがカム面７ａの検査面に対して常に垂直となるようにカム７の回転角θとＺ軸座標との関係を予め求めてＺ軸方向移動位置設定マップとしてＲＯＭに記憶しておくものとしたが、カム面７ａの表面状態の測定を行なう際に、先ず、センサ１９ａとカム面７ａの検査面が常に垂直となるＺ軸座標の測定を行うものとしても良い。
この場合、図２０に例示する測定前設定処理が実行される。この処理は、カム面７ａの表面状態を測定する前、即ち、図１３の表面深さ寸法測定処理が実行される前に実行される。
【００７２】
図２０の測定前設定処理が実行されると、制御装置のＣＰＵは、図２１に例示するカム回転処理（ステップＳ１００）、図２２に例示するセンサヘッド移動処理（ステップＳ１０２）、図２３に例示するデータ格納処理（ステップＳ１０４）を実行し、その後、カム回転角θが３６０°となったか否かの判定を行い（ステップＳ１０６）、カム回転角θが３６０°となったと判定されたらカム回転角θを０°に設定して（ステップＳ１０８）、本処理を終了する。
【００７３】
このように、カム回転角θが３６０°となるまで、カム回転処理（ステップＳ１００）、センサヘッド移動処理（ステップＳ１０２）、データ格納処理（ステップＳ１０４）を繰り返し実行することで、センサ１９ａとカム面７ａの検査面が常に垂直となるＺ軸座標をカム７の全周において測定することができる。なお、測定前設定処理は、本変形例では、図２４に例示するようにセンサヘッド１９を初期位置Ｚ０（カム７の最下端位置）から上限値Ｚｍａｘまで移動させることで行なうものとした。
【００７４】
［カム回転処理］
カム回転処理では、図２１に示すように、制御装置のＣＰＵは、フラグｆ１を読み込む処理を実行し（ステップＳ２００）、フラグｆ１が値１であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、フラグｆ１は、後に詳細を説明するデータ格納処理において、カム回転角θおよびセンサ１９ａのＺ軸移動位置としての座標Ｚｓが記憶エリアに格納されたか否かを示すものであり、カム回転角θおよび座標Ｚｓが記憶エリアに格納された場合には値１が、格納されていない場合には値０が設定される。
【００７５】
はじめてカム回転処理が実行される場合は、フラグｆ１は値０が設定されているので何も処理されずに、そのまま本処理を終了する。カム回転角θおよび座標Ｚｓが記憶エリアに格納されるとフラグｆ１に値１が設定されるので、カム回転角θを値１°だけインクリメントするとともに（ステップＳ２０４）、フラグｆ１を値０に設定し（ステップＳ２０６）、カム回転角θとなるようモータ１０を制御して（ステップＳ２０８）、本処理を終了する。本変形例では、カム回転角θを値１°ずつインクリメントするものとしたが、より精密な測定を有する場合等には１°より小さい値であっても良く、また、測定時間短縮が要求される場合等には１°より大きい値であっても良い。
【００７６】
［センサヘッド移動処理］
センサヘッド移動処理では、図２２に示すように、制御装置のＣＰＵは、フラグｆ２を読み込み（ステップＳ３００）、フラグｆ２が値１であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ３０２）。ここで、フラグｆ２は、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置としての座標Ｚｓが上限値Ｚｍａｘに到達したか否かを示すものであり、座標Ｚｓが上限値Ｚｍａｘに到達したときにはフラグｆ２が値１に設定され、到達していないときにはフラグｆ２が値０に設定されるものである。
【００７７】
フラグｆ２が値１であると判定されたときには、座標Ｚｓを値０．１だけインクリメントし（ステップＳ３０４）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置が座標ＺｓとなるようモータＭ１を制御して（ステップＳ３０６）、本処理を終了する。本変形例では、座標Ｚｓを値０．１ずつインクリメントするものとしたが、より精密な測定を有する場合等には値０．１より小さい値であっても良く、また、測定時間短縮が要求される場合等には値０．１より大きい値であっても良い。
【００７８】
フラグｆ２が値１であると判定されたときには、座標Ｚｓを値０に設定するとともに（ステップＳ３０８）、フラグｆ２を値０に設定して（ステップＳ３１０）、センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置が座標Ｚｓ（値０）となるようモータＭ１を制御して（ステップＳ３０６）、本処理を終了する。
【００７９】
［データ格納処理］
データ格納処理では、図２３に示すように、制御装置のＣＰＵは、カム回転角θ，センサヘッド１９のＺ軸方向移動位置としての座標Ｚｓ，座標Ｚｓにおけるホール電圧Ｅｈを読み込む処理を実行する（ステップＳ４００）。次に、読み込んだホール電圧Ｅｈと前回記憶したホール電圧Ｅｈ＊とを比較し（ステップＳ４０２）、今回読み込んだホール電圧Ｅｈの値が前回記憶したホール電圧Ｅｈ＊の値より大きいか否かの判定を行なう（ステップＳ４０４）。
【００８０】
大きいと判定された場合は、前回記憶したホール電圧Ｅｈ＊及びこのホール電圧Ｅｈ＊を測定した座標Ｚｓ＊に代えて、今回のホール電圧Ｅｈ及びこのホール電圧Ｅｈを測定した座標Ｚｓを記憶する（ステップＳ４０６）。ここで、ホール電圧Ｅｈ及び座標Ｚｓの記憶は、本変形例では、ＲＡＭの所定領域に設定した仮格納エリアに格納することで行なうものとした。
【００８１】
続いて、読み込んだ座標Ｚｓの値が上限値Ｚｍａｘであるか否かの判定を行なう処理を実行する（ステップＳ４０８）。座標Ｚｓが上限値Ｚｍａｘであると判定されたときには、読み込んだカム回転角θと仮格納エリアに格納されている座標ＺｓとをＲＡＭの所定領域に設定したＺ軸方向移動位置格納エリアに記憶し（ステップＳ４１０）、フラグｆ１およびフラグｆ２を値１に設定して（ステップＳ４１２）、本処理を終了する。
【００８２】
この変形例のカム面検査装置では、カム７の表面状態を測定する前に、センサ１９ａとカム面７ａの検査面とが常に垂直となるセンサヘッド１９の座標Ｚｓをカム回転角θ毎に測定するものとしたから、予めＺ軸方向移動位置設定マップが設定されていないカム７でも表面状態を測定することができる。
【００８３】
変形例のカム面検査装置では、カム７の表面状態を測定する前に、センサ１９ａとカム面７ａの検査面とが常に垂直となるセンサヘッド１９の座標Ｚｓをカム回転角θ毎に測定するものとしたが、座標Ｚｓに加えて、センサ１９ａとカム面７ａの検査面とが常に一定の距離を保持するようセンサヘッド１９の座標Ｙｓをカム回転角θ毎に測定するものとしても良い。
【００８４】
変形例のカム面検査装置では、図２４に示すように、センサヘッド１９をカム７の最下端位置である初期位置Ｚ０から上限値Ｚｍａｘまで移動させるものとしたが、センサヘッド１９を上限値Ｚｍａｘから初期位置Ｚ０まで移動させるものや、カム７の中央位置Ｚｃｅｎｔをセンサヘッド１９の初期位置とするもの等、センサヘッド１９の移動形態は、如何なるものであっても構わない。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】カムシャフトのカム面を検査する検査装置の正面概略構成図である。
【図２】図１の側面構成図である。
【図３】カムシャフトに対するセンサヘッドとＹ軸倣い機構の配置状態を示す平面概略構成図である。
【図４】複数のセンサを所定間隔で横方向に配置したセンサヘッドの斜視構成図である。
【図５】図４のセンサの詳細を表した詳細図である。
【図６】Ｙ軸倣い機構を円柱状のローラーで構成した場合の拡大図である。
【図７】凹形状を有するカムの構成図である。
【図８】Ｙ軸倣い機構にローラーを設けてカムに接触させる場合の要部拡大構成図である。
【図９】球体をセンサヘッドに一体的に形成する構造の構成図である。
【図１０】平面状のＹ軸倣い機構にカムを接触させる場合の要部拡大構成図である。
【図１１】カムの回転角とセンサの最適測定位置を示す作用説明図である。
【図１２】カムの回転角とセンサの最適測定位置を示す作用説明図である。
【図１３】制御装置により実行されるカム面の表面深さ寸法測定処理の一例を示すフローチャート図である。
【図１４】欠陥判定処理についてのフローチャート図である。
【図１５】表示器に表示された欠陥部分の表示状態図である。
【図１６】一個のセンサを配置したセンサヘッドの斜視構成図である。
【図１７】ウエハーから切り出した一列のホール素子をセンサヘッドに直接貼り付けた場合のセンサヘッドの斜視構成図である。
【図１８】カムシャフトを２本平行に配置し、平行な隣のカムシャフトのカムを倣い基準とする場合の図３の変更例を示す平面概略構成図である。
【図１９】Ｙ軸倣い機構が無い場合の表面深さ寸法測定処理のフローチャート図である。
【図２０】図１３の表面深さ寸法測定処理が実行される前に実行される測定前設定処理のフローチャート図である。
【図２１】図２０の測定前設定処理におけるカム回転処理のフローチャート図である。
【図２２】図２０の測定前設定処理におけるセンサヘッド移動処理のフローチャート図である。
【図２３】図２０の測定前設定処理におけるデータ格納処理のフローチャート図である。
【図２４】センサヘッドの移動形態の説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 検査装置
２ 機台
３ チャック
４ カムシャフト押え
５ 固定軸
６ カムシャフト
７ カム
７ａ カム面
８ カム押さえシリンダ
９ カム押さえスライド
１０ θ軸回転モータ
１１ シリンダ
１２ スライド
１３ スライドベース
１４ カム面測定機構
１５ Ｘ軸スライド
１６ Ｚ軸上下駆動モータ
１７ ボールネジ
１８ Ｚ軸スライド
１９ センサヘッド
１９ａ センサ
１９ｃ ホール素子
２０ Ｙ軸スライドベース
２１ Ｙ軸倣い機構
２１ａ ローラー
２１ｂ 球体
２１ｃ 平板
２２ 制御装置
２３ 表示器
２４ Ｘ軸移動モータ
２５ ベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査装置において、前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得する情報取得手段と、該情報取得手段により取得された前記表面３次元情報に基づき、前記検査対象に欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段とを備える検査装置。
【請求項２】
前記検査対象は固定軸回りに回転し、前記情報取得手段は、該検査対象が回転することで前記回転方向周表面全周の前記表面３次元情報を取得する手段である請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記情報取得手段は、前記表面３次元情報を取得する情報取得部を有し、該情報取得部が前記検査面に対して常に垂直となるよう構成されてなる請求項１または請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記情報取得手段は、前記情報取得部と前記検査面との間隔が常に一定距離となるように構成されてなる請求項１乃至請求項３何れかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記情報取得手段は、前記深さ方向の情報として前記検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得する手段である請求項１乃至請求項４何れかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記情報取得手段は、前記検査面の磁界の変化を検出することにより、前記深さ寸法を取得する手段である請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記欠陥判定手段は、前記深さ寸法が所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定する手段である請求項５または請求項６に記載の検査手段。
【請求項８】
前記凹部の面積を算出する面積算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該面積算出手段により算出された前記凹部の面積の値が第一の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段である請求項５乃至請求項７何れかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記凹部の回転方向最大寸法を算出する回転方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該回転方向寸法算出手段により算出された前記回転方向最大寸法の値が第二の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段である請求項５乃至請求項８何れかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記凹部の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法を算出する傾斜方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該傾斜方向寸法算出手段により算出された前記回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法の値が第三の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段である請求項５乃至請求項９何れかに記載の検査装置。
【請求項１１】
前記表面３次元情報を画像処理する画像処理手段と、該画像処理された該表面３次元情報を表示する表示手段とを備える請求項１乃至請求項１０何れかに記載の検査装置。
【請求項１２】
前記画像処理手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調を変える画像処理を行い、前記表示手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調が変えられた前記表面３次元情報を表示する手段である請求項５乃至請求項１０に係る請求項１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記表示手段は、前記欠陥判定手段による判定結果を表示する手段である請求項１１または請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記検査対象は、回転軸方向に同形状同位相の第二検査対象を備え、前記情報取得手段は、該検査対象と該第二検査対象の前記表面３次元情報を同時に取得可能な手段であり、前記欠陥判定手段は、該検査対象と該第二検査対象とに欠陥があるか否かを同時に判定可能な手段である請求項１乃至請求項１４何れかに記載の検査装置。
【請求項１５】
回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査方法において、
（ａ）前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得し、
（ｂ）取得した前記表面３次元情報に基づいて、前記検査面に形成された凹部の面積と、該凹部の長さ寸法の少なくとも一つを算出し、
（ｃ）前記深さ方向の情報としての前記凹部の深さが所定値以下の場合、または前記凹部の面積および前記凹部の長さ寸法が第二所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定し、該凹部の深さが所定値より大きく、且つ、前記凹部の面積と前記凹部の長さ寸法の少なくとも一つが第二所定値よりも大きい場合には、前記検査対象に欠陥があると判定する検査方法。
【請求項１】
回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査装置において、前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得する情報取得手段と、該情報取得手段により取得された前記表面３次元情報に基づき、前記検査対象に欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段とを備える検査装置。
【請求項２】
前記検査対象は固定軸回りに回転し、前記情報取得手段は、該検査対象が回転することで前記回転方向周表面全周の前記表面３次元情報を取得する手段である請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記情報取得手段は、前記表面３次元情報を取得する情報取得部を有し、該情報取得部が前記検査面に対して常に垂直となるよう構成されてなる請求項１または請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記情報取得手段は、前記情報取得部と前記検査面との間隔が常に一定距離となるように構成されてなる請求項１乃至請求項３何れかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記情報取得手段は、前記深さ方向の情報として前記検査面に形成された凹部の深さ寸法を取得する手段である請求項１乃至請求項４何れかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記情報取得手段は、前記検査面の磁界の変化を検出することにより、前記深さ寸法を取得する手段である請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記欠陥判定手段は、前記深さ寸法が所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定する手段である請求項５または請求項６に記載の検査手段。
【請求項８】
前記凹部の面積を算出する面積算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該面積算出手段により算出された前記凹部の面積の値が第一の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段である請求項５乃至請求項７何れかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記凹部の回転方向最大寸法を算出する回転方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該回転方向寸法算出手段により算出された前記回転方向最大寸法の値が第二の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段である請求項５乃至請求項８何れかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記凹部の回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法を算出する傾斜方向寸法算出手段を有し、前記欠陥判定手段は、該傾斜方向寸法算出手段により算出された前記回転方向に対して所定の角度傾斜した方向の最大寸法の値が第三の範囲以外の時に、前記検査対象に欠陥があると判定する手段である請求項５乃至請求項９何れかに記載の検査装置。
【請求項１１】
前記表面３次元情報を画像処理する画像処理手段と、該画像処理された該表面３次元情報を表示する表示手段とを備える請求項１乃至請求項１０何れかに記載の検査装置。
【請求項１２】
前記画像処理手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調を変える画像処理を行い、前記表示手段は、前記凹部の深さの度合いに応じて色調が変えられた前記表面３次元情報を表示する手段である請求項５乃至請求項１０に係る請求項１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記表示手段は、前記欠陥判定手段による判定結果を表示する手段である請求項１１または請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記検査対象は、回転軸方向に同形状同位相の第二検査対象を備え、前記情報取得手段は、該検査対象と該第二検査対象の前記表面３次元情報を同時に取得可能な手段であり、前記欠陥判定手段は、該検査対象と該第二検査対象とに欠陥があるか否かを同時に判定可能な手段である請求項１乃至請求項１４何れかに記載の検査装置。
【請求項１５】
回転体として形成された検査対象の回転方向周表面を検査する検査方法において、
（ａ）前記回転方向周表面上の検査面の深さ方向の情報を含む表面３次元情報を取得し、
（ｂ）取得した前記表面３次元情報に基づいて、前記検査面に形成された凹部の面積と、該凹部の長さ寸法の少なくとも一つを算出し、
（ｃ）前記深さ方向の情報としての前記凹部の深さが所定値以下の場合、または前記凹部の面積および前記凹部の長さ寸法が第二所定値以下の場合には、前記検査対象に欠陥がないと判定し、該凹部の深さが所定値より大きく、且つ、前記凹部の面積と前記凹部の長さ寸法の少なくとも一つが第二所定値よりも大きい場合には、前記検査対象に欠陥があると判定する検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００６−２４２８３８（Ｐ２００６−２４２８３８Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６０８５７（Ｐ２００５−６０８５７）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（３９０００９８９６）愛知機械工業株式会社 (190)
【出願人】（５９９００９０１９）株式会社マグネグラフ (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（３９０００９８９６）愛知機械工業株式会社 (190)
【出願人】（５９９００９０１９）株式会社マグネグラフ (8)
【Ｆターム（参考）】
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