WO2005071355A1 - 外周が上下非対称形状を為す部材の方向検出方法およびその装置 - Google Patents

外周が上下非対称形状を為す部材の方向検出方法およびその装置 Download PDF

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Ryoji Usui
Hajime Tanabe
Koei Watanabe
Mitsuyasu Fukusawa
Osamu Watanabe
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    • F16J9/20—Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
    • F16J9/206—One-piece oil-scraping rings

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for detecting the direction of a member having an asymmetrical outer periphery.
  • the present invention relates to a vertically asymmetric member having a tapered surface or an eccentric curved surface on its outer periphery, for example, a disk-shaped, cylindrical or annular member, and more specifically, one of the components of an engine. More particularly, the present invention relates to a method and a device for detecting a direction such as a piston ring having a vertical direction.
  • a piston ring which is one of the engine components, is a high performance piston capable of low fuel consumption and low oil consumption. Rings are required. Inner rings and eccentric BF (valley face) rings are examples.
  • FIG. 5 shows an example of the inner ring 1 and the eccentric BF ring 2.
  • a piston ring having a vertical direction such as the inner ring 1 and the eccentric BF ring 2 can function when the vertical direction is correct. That is, they are designed to perform the required functions only when they are mounted on the piston in the correct direction.
  • the inner ring 1 has the inner surface la on the upper surface side, so that the inner peripheral edge lb on the lower surface of the ring is on the lower surface of the ring groove (not shown). Good sealing properties can be obtained by contact with pressure, and oil can be prevented from rising to the combustion chamber via the back of the ring.
  • the inner ring 1 is twisted into a dish shape and attached to the piston groove.
  • the effect of preventing the combustion gas from leaking, the effect of increasing the compression ratio, and the wedge effect the oil on the cylinder inner wall on the combustion chamber side is filled with oil. It has functions that make it easy to ride. That is, when the direction of the inner surface la is the lower surface, the above-described effects cannot be obtained, and the engine performance is reduced.
  • disc-shaped, cylindrical or annular members such as a piston ring, a valve lifter, and the like, for which a field force has been required, have increased in shape and dimensional accuracy due to high functionality.
  • the eccentric BF ring shown in () it is difficult to determine the vertical direction with the naked eye. I'm making it.
  • high-precision piston rings and the like are also processed in a wide variety of processing steps. ) Is required. In the process of processing disk-shaped, cylindrical or annular members whose outer circumferences such as piston rings are vertically asymmetrical, it is very important to maintain the correct orientation.
  • a commercially available laser displacement sensor having a minute spot is generally widely used.
  • the laser is scanned according to the section to be measured, and the front surface or the back surface is determined based on the laser displacement.
  • FIG. 6 shows a method of determining the direction of the piston ring 4 by the displacement sensor 3.
  • the shape and dimensional specifications of the piston ring 4 to be inspected are grasped in advance, and the part which is being measured by the displacement sensor 3 is determined. It is necessary to judge the direction of the displacement data force obtained from the target. That is, here, the vertical direction of the piston ring 4 is determined from the difference between the measured displacement 1 shown in FIG. 6A and the measured displacement 2 shown in FIG. 6B. This is because the displacement sensor 3 itself measures the distance of the measurement reference point force of the displacement sensor 3 by the minute spot, and does not measure the shape of the piston ring 4 itself.
  • the displacement sensor 3 or the piston ring 4 must be scanned, and there are problems such as a long measurement time and a large influence of vibration or temperature.
  • it is not an effective method for items such as eccentric BF rings and peripheral tenor rings, for which it is difficult to determine the direction with the naked eye, because the direction cannot be accurately and easily determined from the viewpoint of resolution. That is, if the piston ring 4 is replaced with the eccentric BF ring 2 shown in FIG.
  • non-contact direction determination methods other than laser include LED and halogen lighting.
  • Image processing using Normally, a part that serves as an index for direction discrimination (for example, the entire inner surface of an inner ring) is illuminated by illumination, and the difference in brightness between the illuminated part and the other part is captured as an image by a CCD camera, and the brightness is adjusted to a certain value.
  • the method used when determining based on the area and the number of pixels is used. In the case of this method, a lot of setup changes occur in the production of small items of various types with different cross-sectional shapes, and optimal lighting and camera positions and threshold values for image processing are adjusted according to the shape of the items. It must be changed.
  • a direction determination method using a contact method there is a method in which a displacement of a contact portion is converted into an electric signal using a "lever type dial gauge" and the change is determined based on the change.
  • this method can be easily measured, the method is subject to the point that the tip of the dial gauge is worn over time, the point that is greatly affected by vibration, and the cross-sectional shape and surface roughness of the direction discrimination target. Since the tip diameter of the dial gauge and the material must be selected each time, it is a practically difficult method because there are many factors that affect the accuracy and accuracy in operation, despite the simple principle.
  • an object of the present invention is to improve the work setup property and the productivity associated therewith, and at the same time, a member having a direction that is difficult to discern with the naked eye, for example, a disc-shaped member represented by a piston ring
  • Another object of the present invention is to provide a direction detecting method and a direction detecting method capable of easily and reliably discriminating the front surface and the back surface without performing a discrimination time in order to perform stable processing on a cylindrical or annular member.
  • a member whose outer periphery is vertically asymmetrical is placed on a reference surface provided with a reference block, and the outer periphery of the member is used as a reference block on the reference surface.
  • the gap force generated between the outer peripheral portion of the member and the reference block is determined so as to determine the vertical direction of the member.
  • the reference block has a tapered shape with a partial force abutting on the outer peripheral portion of the member.
  • a portion that comes into contact with the outer peripheral portion of the member has a shape corresponding to part or all of the cross-sectional shape of the outer peripheral portion of the member.
  • the portion that comes into contact with the outer peripheral portion of the member of the reference block be a mirror surface.
  • the member is a piston ring.
  • the member direction detecting device includes a reference surface on which a member whose outer periphery is vertically asymmetrical is placed, and a reference block which abuts the outer peripheral portion of the member placed on the reference surface.
  • the disc-shaped member may be a disc-shaped or dish-shaped, such as a shim having a limited sliding surface.
  • the member and the cylindrical member include a valve lifter having an asymmetric outer periphery such as an eccentric barrel shape, and examples of the annular member include a piston ring and a valve seat.
  • a member having a shape whose outer periphery is vertically asymmetrical for example, a member having a direction such as a disk-like, cylindrical or annular member, more specifically, an eccentric BF ring or the like
  • the direction of the upper and lower surfaces can be easily determined in a short time and in-line. In particular, machining in the right direction can be realized.
  • FIG. 1 is a side view of an embodiment in which the present invention is applied to a method for determining the direction of an eccentric BF ring.
  • FIG. 2 is a plan view of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing direction detection of the eccentric BF ring in FIG. 1.
  • FIG. 4 shows another embodiment in which the present invention is applied to a method for judging the direction of taper ring.
  • FIG. 4 (a) is an enlarged view of a main part showing direction detection on the surface side of taper ring
  • FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing direction detection on the back surface side of FIG.
  • FIG. 5 shows an example of a piston ring having a direction, in which (a) is a perspective view showing a main part of an inner ring, and (b) is a perspective view showing a main part of an eccentric BF ring.
  • FIG. 6 shows an example of a direction discriminating method using a spot displacement sensor, wherein (a) is an explanatory diagram showing a measured displacement 1, and (b) is an explanatory diagram showing a measured displacement 2.
  • 1 to 3 show an embodiment in which the present invention is applied to a method for detecting the vertical direction of an eccentric BF ring P.
  • the direction detecting device 10 includes an inspection table 11 having a reference surface 12 with a flatness of 0.05 on which the eccentric BF ring P is placed, and a support member 14 on a side portion of the inspection table 11.
  • a cylindrical reference block 13 installed perpendicularly to the reference plane 12 at an angle of 0.05 and a lighting surface 16 facing the reference block 13 and a support member 17 on the side of the inspection table 11
  • a light source illumination device 15 mounted via a light source, and a CCD mounted via a support member 20 on the side of the inspection table 11 with the imaging surface 19 facing the illumination surface 16 of the light source illumination device 15
  • the camera 18 includes a camera 18, a determination unit 21 that determines a measurement value of the CCD camera 18, and a monitor 22 that displays an image captured by the CCD camera 18.
  • the light source illumination device 15 and the CCD camera 18 are mounted on the reference block 13 and the reference surface 12.
  • the eccentric BF ring P is opposed to the eccentric BF ring P in a tangential direction so that a gap between the eccentric BF ring P and the outer peripheral surface Pa can be imaged by the CCD camera 18. Therefore, the CCD camera 18 can capture an image in which the eccentric BF ring P and the reference block 13 are shadows (black images) and the background is light from the light source lighting device 15 (white images). it can. This makes it possible to acquire an image in which the height, width, and inclination of the protruding portion between the outer peripheral portion Pa of the eccentric BF ring P and the reference block 13 can be easily measured.
  • the reference block 13 has a mirror surface at a portion that comes into contact with the outer peripheral portion of the eccentric BF ring P.
  • the mirror surface has a surface roughness of RzO.1 or less.
  • the eccentricity of the reference block 13 By making the portion in contact with the outer peripheral portion of the BF ring P a mirror surface, the light source illumination device 15 can output as much light as possible through the gap between the outer peripheral portion of the eccentric BF ring P and the reference block 13. Since the signal is amplified by specular reflection or diffuse reflection on the mirror surface of the reference block 13, the judgment is more accurate and easier.
  • the value was about 1.8 times that of the eccentric BF ring P using a non-mirror reference block 13 with a surface roughness RzO.
  • an LED can be used as the illumination device 15 for the light source. It is preferable to use blue LEDs with short wavelengths or collimated light illumination.
  • the discriminating means 21 can store the image photographed by the CCD camera 18 in an image memory, measure and analyze the image by a circuit for image analysis, and confirm the vertical direction of the eccentric BF ring P.
  • a quantification method it is possible to determine the degree of correlation by the no-turn matching or the light leakage part generated on both sides of the contact part as a blob by image processing, and determine the area and the center of gravity.
  • the eccentric BF ring P is placed on the reference plane 12, and then the eccentric BF ring P is pressed against the reference block 13 as shown in FIGS.
  • the eccentric BF ring P is illuminated by the light source illumination device 15 from the tangential direction of the eccentric BF ring P.
  • a CCD camera installed at a position facing the illumination via the reference block 13 At 18, an image of the contact portion between the outer peripheral surface Pa of the eccentric BF ring P and the reference block 13 is taken.
  • Light illuminated from the light source illumination device 15 toward the CCD camera 18 also leaks the gap force formed by the eccentric BF ring P and the reference block 13, and for example, as shown in FIG.
  • the light leaking part 25 on the side and the light leaking part 26 on the lower side are imaged by the CCD camera 18 and displayed on the monitor 22 via the discriminating means 21.
  • the upper light leakage portion 25 is larger than the lower light leakage portion 26, so that the upper surface of the eccentric BF ring P Can be seen on the upper side.
  • the direction can also be determined from the center of gravity. Of course, it is also possible to determine the direction depending on whether the contact portion is on the upper surface side or the lower surface side with respect to the width dimension of the eccentric BF ring P.
  • the direction illuminated by the light illuminated toward the CCD camera 18 is determined based on the light leakage formed in the gap between the contact portion and the naked eye.
  • the direction of the eccentric BF ring P which is difficult to confirm, can be easily determined in each machining process, and the upper and lower surfaces are not mistaken. Therefore, desired processing can be performed in the correct direction after the direction is determined, and a highly functional and highly accurate eccentric BF ring P can be easily manufactured.
  • the force described when the reference block 13 is fixed to the inspection table 11 by the support member 14 is, for example, automatically or manually translated in the horizontal direction by an actuator such as a pneumatic cylinder.
  • the movable device may be configured so as to be able to move toward the outer peripheral surface Pa of the eccentric BF ring P placed on the reference surface 12 using a device capable of performing the above operation. Therefore, in that case, the reference block 13 is pressed so as to contact the outer peripheral surface Pa of the eccentric BF ring P.
  • the eccentric BF ring P when the reference block 13 is fixed to the inspection table 11 by the support member 14, the eccentric BF ring P is inserted into the gauge in which the force reference block 13 described above is incorporated.
  • the reference block 13 is embedded in the gauge in advance so that the outer peripheral surface Pa of the eccentric BF ring P inserted into the gauge is in contact with the reference block.
  • the cylindrical reference block 13 has been described.
  • the present invention is not limited to the cylindrical shape, and may be a cylindrical or flat plate. That is, the entire reference block 13 should be perpendicular to the reference surface 12 if the surface in contact with the outer peripheral surface Pa of the eccentric BF ring P forms a surface or line perpendicular to the reference surface 12. You don't have to!
  • the signal of the force CCD camera 18 described in the case of including the determination means 21 for determining the measurement value of the CCD camera 18 and the monitor 22 for displaying the image captured by the CCD camera 18 is provided.
  • the determination may be made using an oscilloscope.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which the present invention is applied to a method for detecting the vertical direction of the tenoring ring T.
  • This embodiment is different from the above-described embodiment in that the reference block 13 shown in FIGS. 1 and 2 is provided with a taper 13a corresponding to the taper Ta of the tenor ring T. Therefore, the direction detecting device used in the present embodiment also has the same configuration as the direction detecting device 10 in FIGS. 1 and 2 except for the outer shape of the reference block 13, and therefore, description thereof will be omitted.
  • the tapering T is placed on the reference surface 12 of the direction detecting device 10, and then the tapering T is pressed against the reference block 13.
  • the direction is determined based on the gap at the contact portion between the reference block 13 and the taper Ta of the tenoring ring T.
  • the light illuminated from the light source illumination device 15 toward the CCD camera 18 also leaks the gap force formed by the piston ring P and the reference block 13, and the direction is determined based on the leak state.
  • the taper Ta does not match the taper 13a of the reference block 13 as shown in FIG.
  • the taper Ta coincides with the taper 13a of the reference block 13 as shown in FIG.
  • the upper light leaking part 27 and the lower light leaking part 28 between the reference block 13 are different between the case where the surface T1 of the tapered ring T is up and the case where the surface T2 of the tenoring ring T is up.
  • the difference in light leakage is different, and the direction can be determined based on this difference. It is also possible to provide the reference surface 12 with a slope corresponding to the taper Ta without providing the reference block 13 with a taper!
  • the difference in the degree of the gap depends on the front and back of the tenoring ring T. Can be further clarified, and S / N can be improved.
  • the shape of the force reference block 13 described in the case where the taper 13a corresponding to the taper Ta of the tenor ring T is provided in the reference block 13 is applied to a part or the whole of the outer peripheral section of the piston ring.
  • a block having a corresponding shape may be used.
  • the taper 13a corresponding to the taper Ta of the taper ring T of the reference block 13 be a mirror surface.
  • the present invention can be implemented simultaneously with the conventional discrimination method shown in FIG. This makes it possible to more reliably determine the direction of an item with complex specifications.
  • the direction of the inner is determined by the conventional determination method shown in FIG.
  • machining errors can be reliably prevented.
  • the present invention is effective in determining the direction of a member having a cross-sectional shape that is difficult to determine with the naked eye, such as a piston ring having a vertical direction.

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Abstract

　本発明は、外周が上下非対称な形状を為す部材、例えば、円板状、円筒状または環状の部材、より詳細には、エンジンの構成部品で方向性を有するピストンリングにおいて、上下面を判別する方法およびその装置、特に肉眼では上下面の判別が困難なアイテムの方向性を判別する方法およびその装置を提供する。本発明では、外周が上下非対称形状を為す円板状、円筒状または環状の部材を、基準ブロックを備えた基準面上に載置し、基準面上で部材の外周部を基準ブロックに当接させ、基準ブロックを介して光源用照明および検出用カメラを用いて部材の外周部と基準ブロックとの間に生じた間隙から上下面の判別をインラインで行う。                                                                             

Description

明 細 書
外周が上下非対称形状を為す部材の方向検出方法およびその装置 技術分野
[0001] 本発明は、外周がテーパ面あるいは偏芯した曲面などを為す上下非対称形状の部 材、例えば、円板状、円筒状または環状の部材、より詳細には、エンジンの構成部品 の一つで上下の方向を有するピストンリングなどの方向検出方法およびその装置に 関するものである。
背景技術
[0002] 自動車エンジンは、地球環境問題など力 低燃費かつ高性能化が要求され、例え ばエンジン構成部品の一つであるピストンリングにおいては、低燃費、低オイル消費 を可能とする高機能ピストンリングが求められている。インナーリングや偏芯 BF (バレ ノレフェイス）リングはその一例である。
図 5は、インナーリング 1および偏芯 BFリング 2の一例を示す。
[0003] これらのインナーリング 1や偏芯 BFリング 2など、上下の方向を有するピストンリング は、上下の方向が正しい状態にて機能を果たすことができる。すなわち、これらは、 正しい方向でピストンに装着されることにより、始めて要求される機能を果たすように 設計されている。例えば、インナーリング 1は、図 5 (a)に示すように、インナ一面 laが 上面側にあることで、リング下面側の内周エッジ部 lbがリング溝（図示せず)の下面に 高面圧で接触して良好なシール性を得ることができ、オイルがリング背面を経由して 燃焼室に上がるのを阻止することができる。インナーリング 1は、皿状に捻られピストン 溝に装着され、皿状態であることにより燃焼ガスの漏れを防ぐ効果、圧縮比を高くす る効果、楔効果により燃焼室側のシリンダ内壁にオイルが乗りやすいといった機能を 有している。つまり、インナ一面 laの方向が下面のときには上述した効果を得ること ができず、エンジン性能を低下させることになる。
[0004] 近年、巿場力 求められているピストンリングゃバルブリフタなどの円板状、円筒状 または環状の部材は、高機能化のために形状および寸法精度が高くなり、例えば、 図 5 (b)に示す偏芯 BFリングのように、肉眼では上下方向の判定が困難な仕様とな つてきている。また、こうした高精度なピストンリングなどは、加工工程も多岐に渡って おり、刻印などの上下識別が為される工程での方向判別が必要であるば力りでなぐ 各カ卩ェ工程 (インライン)での方向判別の必要性が求められている。ピストンリングな どの外周が上下非対称な方向を為す円板状、円筒状または環状の部材の加工工程 において、正しい方向を維持しながらカ卩ェすることは非常に重要なことである。
[0005] 上述のように高機能化および高精度化の要求から、今後は外周が上下非対称形 状を為す円板状、円筒状または環状の部材、例えば偏芯 BFリングなどの肉眼では 上下の方向判定が困難な部材を加工工程内で安定して正しい方向で加工できるよう にするための容易な判別方法が必要となる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 方向確認の従来技術としては、一般的に微少スポットを有する市販のレーザー変 位センサが広く用いられている。この方式の場合は、レーザーを計測したい断面に合 わせて走査し、レーザー変位により表面あるいは裏面を判別している。
図 6は、変位センサ 3によるピストンリング 4の方向判別方法を示している。 この変位センサ 3により表裏方向を検出するためには、予め検査対象のピストンリン グ 4の形状や寸法仕様を把握しておき、変位センサ 3によりどの部分を計測している かを判断し、最終的に得られた変位データ力 方向判別をする必要がある。すなわ ち、ここでは、図 6 (a)に示す測定変位 1と図 6 (b)に示す測定変位 2との差により、ピ ストンリング 4の上下方向を判別している。これは、変位センサ 3自体が微少スポットに より変位センサ 3の計測基準点力もの距離を測っており、ピストンリング 4の形状その ものを計っていないためである。この方式では、変位センサ 3あるいはピストンリング 4 を走査しなくてはならず、計測時間が長くかかってしまうことや、振動あるいは温度の 影響を大きく受けてしまうなどの問題がある。特に、偏芯 BFリングや外周テーノ リング など肉眼で方向判別が難しいアイテムに対しては、分解能の点から方向判別が正確 かつ容易にできないため、有効な手法とは言えない。すなわち、ピストンリング 4を図 5 (b)に示す偏芯 BFリング 2に置き換えると、表裏の検出は困難となる。
[0007] 一方、レーザー以外の非接触による方向判別方法としては、 LEDやハロゲン照明 を用いた画像処理が挙げられる。通常、方向判別の指標となる部位 (例えば、インナ 一リングにおいてはインナ一面)を照明により照らし、照らされた部分と他部分の明る さの差を CCDカメラにて画像として取り込み、ある明度で 2値ィ匕し、面積やピクセル数 で判定するといつた方法が用いられている。この方法の場合は、断面形状が異なる 多品種少量アイテムの生産において段取り替えが多く発生し、アイテムの形状に合 わせて最適な照明やカメラの位置、さらには画像処理のためのしきい値を変更しなけ ればならない。したがって、煩雑な作業を必要とするため、作業ミスの発生する場合 が考えられる。また、外観上明らかに不良と判断される色むらの場合を除き、機能上 問題のな!ヽワークにっ 、ても、単純な 2値化の画像処理では誤判定する可能性があ り、複雑な画像処理アルゴリズムになる可能性がある。このようなアルゴリズムの場合 、それぞれの品種毎に最適なアルゴリズム力どうか検証を行わなければならず、その ため新規アイテムなどの設定には多大な時間を必要とする問題もある。
[0008] 他の方法としては、接触式による方向判別方法として、「てこ式ダイアルゲージ」を 用いて接触部位変位を電気信号に変換し、その変化により判定する方法がある。こ の方法は、簡便に計測できるが、経時的にダイアルゲージ先端が摩耗してくる点、振 動に非常に大きく影響される点、さらに方向判別対象物の断面形状や表面粗さなど により、ダイアルゲージの先端径ゃ材質をその都度選定しなくてはならない点から、 簡素的な原理の反面、運用上力なり精度に影響する因子が多ぐ実用上難しい方法 であるといえる。
[0009] 以上をまとめると、外周が上下非対称を為す部材、例えば、円板状、円筒状または 環状の部材、具体的例として偏芯 BFリングの製造加工の際には、その方向を確認し た上で加工する必要があり、アイテムが多品種に渡る場合には、方向判別をするた めのセンサや照明位置などを一品一様に最適な位置や条件に設定し直す必要が生 じ、作業者の負担増や生産性低下を招くことが懸念される。環境問題などから偏芯 B Fリングなどの肉眼では方向判別が難しい高機能性リングが市場力 求められてきて いるため、これらをカ卩ェ工程内で判別できる技術が必要とされている。
[0010] そこで、本発明の目的は、作業段取り性やそれに伴う生産性を向上させながら、肉 眼では判別が困難な方向を有する部材、例えば、ピストンリングに代表される円板状 、円筒状または環状の部材に対し安定した加工を行うために、判別時間を要さず表 面と裏面を容易にかつ確実に判別できる方向検出方法およびその装置を提供する ことにある。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明に係る部材の方向検出方法は、外周が上下非対称形状を為す部材を、基 準ブロックを備えた基準面上に載置し、基準面上で部材の外周部を基準ブロックに 当接させ、部材の外周部と基準ブロックとの間に生じた間隙力 部材の上下方向を 判別するように構成されて 、る。
ここで、基準ブロックは、部材の外周部に当接する部分力 テーパ形状を為してい ることが望ましい。
[0012] また、基準ブロックは、部材の外周部と当接する部分が、部材の外周部の断面形状 の一部または全部に相当する形状を為して!/、るが望まし!/、。
さらに、基準ブロックの部材の外周部と当接する部分が、鏡面であることが望ましい また、部材が、円板状、円筒状または環状の部材であることが望ましい。 さらに、部材が、ピストンリングであることが望ましい。
[0013] 本発明に係る部材の方向検出装置は、外周が上下非対称形状を為す部材を載置 する基準面と、基準面に載置された前記部材の外周部を当接させる基準ブロックと、 基準ブロックを介して対向配置された光源用照明および検出用カメラとを備えている 本発明において、円板状部材としては、例えば、摺動面限定のシムなどのように円 板状または皿状の部材、円筒状部材としては、偏芯バレル形状など上下非対称な外 周を為すバルブリフタなど、環状部材としては、ピストンリング、バルブシートなどが挙 げられる。
発明の効果
[0014] 本発明によれば、外周が上下非対称な形状を為す部材、例えば、円板状、円筒状 または環状の部材などの方向を有する部材、より具体的には、偏芯 BFリングなどの 上下面の方向判別が短時間で容易に、またインラインで行うことが可能となり、確実 に正 、方向での加工を実現することができる。
また、本発明によれば、作業ミスなどによる方向を間違えた加工などを確実に防止 することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明を偏芯 BFリングの方向判別方法に適用した一実施形態を示す要部を 切り欠いた側面図である。
[図 2]図 1の平面図である。
[図 3]図 1における偏芯 BFリングの方向検出を示す要部拡大図である。
[図 4]本発明をテーパリングの方向判別方法に適用した別の実施形態を示すもので、 (a)はテーパリングの表面側の方向検出を示す要部拡大図、（b)はテーパリングの裏 面側の方向検出を示す要部拡大図である。
[図 5]方向を有するピストンリングの一例を示すもので、（a)はインナーリングの要部を 示す斜視図、（b)は偏芯 BFリングを示すの要部を示す斜視図である。
[図 6]スポット変位センサによる方向判別方法の一例を示すもので、（a)は測定変位 1 を示す説明図、 (b)は測定変位 2を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 次に、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
図 1ないし図 3は、本発明を偏芯 BFリング Pの上下の方向検出方法に適用した一 実施形態を示す。
本実施形態に係る方向検出装置 10は、偏芯 BFリング Pを載置する平面度 0.05の 基準面 12を形成した検査テーブル 11と、この検査テーブル 11の側部に支持部材 1 4を介して基準面 12に対して直角度 0. 05で垂直に設置された円柱状の基準ブロッ ク 13と、この基準ブロック 13に対して照明面 16を正対して検査テーブル 11の側部に 支持部材 17を介して取り付けられた光源用照明装置 15と、この光源用照明装置 15 の照明面 16に対して撮像面 19を正対して検査テーブル 11の側部に支持部材 20を 介して取り付けられた CCDカメラ 18と、この CCDカメラ 18の測定値を判定する判別 手段 21と、 CCDカメラ 18が撮像した画像を表示するモニタ 22とを備えている。
[0017] ここで、光源用照明装置 15と CCDカメラ 18とは、基準ブロック 13と基準面 12上に 載置された偏芯 BFリング Pの外周面 Paとの接触部分の間隙を CCDカメラ 18により撮 影できるように、偏芯 BFリング Pの接線方向に対向配置されている。したがって、 CC Dカメラ 18は、偏芯 BFリング Pと基準ブロック 13とが影（黒の画像）となり、背景が光 源用照明装置 15の光（白の画像)となる映像を撮影することができる。これにより、偏 芯 BFリング Pの外周部 Paと基準ブロック 13とのはみ出し部分の高さや幅、傾きの測 定が容易に行える画像を取得することができる。
[0018] また、基準ブロック 13は、偏芯 BFリング Pの外周部と当接する部分を鏡面とすること 力 り好ましい。ここで、鏡面とは、面粗度 RzO. 1以下のものをいう。基準ブロック 13 の偏芯 BFリング Pの外周部と当接する部分を鏡面とすることで、光源用照明装置 15 力もの光が偏芯 BFリング Pの外周部と基準ブロック 13との間の間隙を通じて、基準ブ ロック 13の鏡面で鏡面反射や拡散反射により増幅されるため、判定がより正確かつ 容易となる。例えば、面粗度が RzO. 1以下の鏡面の基準ブロック 13を偏芯 BFリング Pの外周部に接触させて接触部に生じた漏光部を画像処理によりブロブ (blob)として 捉えたときの面積は、同偏芯 BFリング Pを面粗度 RzO. 1以上の鏡面でない基準プロ ック 13を用いたときの約 1. 8倍であった。
[0019] また、光源用照明装置 15としては、例えば LEDを用いることができる。波長の短い 青色 LEDまたは平行光照明を用いることが好ましい。
また、判別手段 21では、 CCDカメラ 18で撮影した画像を画像メモリに記憶して画 像解析用回路にて計測、解析を行い、偏芯 BFリング Pの上下の方向を確認すること ができる。なお、定量化手法としては、ノターンマッチングによる相関度や、接触部両 脇に生じる漏光部分を画像処理によりブロブ (blob)として捉え、その面積や重心により 判定することが可能である。
[0020] 次に、本実施形態に係る方向検出装置 10を用いて偏芯 BFリング Pの上下の方向 を検出する方法について説明する。
先ず、偏芯 BFリング Pを基準面 12上に置き、次いで、図 1,図 2に示すように、偏芯 BFリング Pを基準ブロック 13に押し当てる。
次に、偏芯 BFリング Pの接線方向から光源用照明装置 15にて偏芯 BFリング Pを照 らす。そして、基準ブロック 13を介して照明と対向する位置に設置された CCDカメラ 18で偏芯 BFリング Pの外周面 Paと基準ブロック 13との接触部を撮像する。光源用照 明装置 15から CCDカメラ 18に向かって照明された光は、偏芯 BFリング Pと基準プロ ック 13より形成されている間隙力も漏光し、例えば、図 3に示すように、上部側の漏光 部 25と下部側の漏光部 26が CCDカメラ 18により撮像され、判別手段 21を介してモ ユタ 22に表示される。これにより、図 3 (a)の場合には、図 3 (b)の場合に比して、上 部側の漏光部 25が下部側の漏光部 26より大きいので、偏芯 BFリング Pの上面が上 側にあることが確認できる。なお、重心からも方向判別することができる。勿論、接触 部が偏芯 BFリング Pの幅寸法に対して上面側にあるか下面側にあるかにより方向判 別を行うことも可能である。
[0021] 以上のように、本実施形態によれば、偏芯 BFリング Pを基準面 12上に載置し、その 外周面 Paを基準ブロック 13に当接した状態で、光源用照明装置 15から CCDカメラ 18に向力つて照明された光により基準ブロック 13と偏芯 BFリング Pの外周面 Paとの 接触部分の間隙に形成される漏光に基づ ヽて方向判別を行うので、肉眼では確認 が困難な偏芯 BFリング Pの方向を各加工工程内で容易に判定することができ、上下 面を間違えることは無い。したがって、方向判別後に所望の加工を正しい方向で行う ことができ、高機能、高精度の偏芯 BFリング Pを容易に製作することができる。
[0022] なお、本実施形態では、基準ブロック 13を支持部材 14により検査テーブル 11に固 定した場合について説明した力 例えば、空気圧シリンダーなどのァクチユエ一ター により水平方向に自動的または手動によって平行移動できる機器により、基準面 12 上に載置された偏芯 BFリング Pの外周面 Paに向かって移動できるようにしても良い。 したがって、その場合には、基準ブロック 13を偏芯 BFリング Pの外周面 Paに接触す るように押し当てることとなる。
[0023] また、本実施形態では、基準ブロック 13を支持部材 14により検査テーブル 11に固 定した場合にっ 、て説明した力 基準ブロック 13が組み込まれたゲージに偏芯 BFリ ング Pを挿入し、偏芯 BFリング Pの自己張力により基準ブロック 13に接触する手段を 用いることも可能である。この場合、ゲージに挿入された偏芯 BFリング Pの外周面 Pa と基準ブロックが接するように予め基準ブロック 13がゲージに埋め込まれていることが 好ましい。 [0024] また、本実施形態では、円柱状の基準ブロック 13について説明したが、円柱状に 限らず、円筒状または平板状であっても良い。すなわち、偏芯 BFリング Pの外周面 P aと接触する面が、基準面 12に対して垂直な面または線を形成しておれば良ぐ基準 ブロック 13全体が基準面 12に対して垂直を為す必要はな!/、。
また、本実施形態では、 CCDカメラ 18の測定値を判定する判別手段 21と、 CCD力 メラ 18が撮影した画像を表示するモニタ 22とを備えた場合について説明した力 CC Dカメラ 18の信号をオシロスコープにより判定するようにしても良い。
[0025] 図 4は、本発明をテーノ リング Tの上下の方向検出方法に適用した一実施形態を 示す。
本実施形態においては、図 1、図 2に示す基準ブロック 13にテーノ リング Tのテー パ Taに合わせたテーパ 13aを設けた点で、上述の実施形態とは相違する。したがつ て、本実施形態において用いる方向検出装置も、基準ブロック 13の外形形状を除い て図 1,図 2の方向検出装置 10と同じ構成を取っているので、図面による説明を省略 する。
[0026] 本実施形態においても、テーパリング Tを方向検出装置 10の基準面 12上に置き、 次いで、テーパリング Tを基準ブロック 13に押し当てる。
次に、基準ブロック 13とテーノ リング Tのテーパ Taとの接触部分の間隙により方向 判別を行う。ここでは、光源用照明装置 15から CCDカメラ 18に向かって照明された 光が、ピストンリング Pと基準ブロック 13より形成されている間隙力も漏光し、その漏光 状態により方向判別を行う。例えば、テーノ リング Tの表面 T1を上にした場合には、 図 4 (a)に示すように、そのテーパ Taが基準ブロック 13のテーパ 13aを一致せず、テ ーノ リング Tの裏面 T2を上にした場合には、図 4 (b)に示すように、そのテーパ Taが 基準ブロック 13のテーパ 13aと一致する。その結果、テーパリング Tの表面 T1を上に した場合とテーノ リング Tの表面 T2を上にした場合とでは、基準ブロック 13との間に おける上側の漏光部 27と下側の漏光部 28との漏光差が異なり、これに基づいて方 向判別することができる。また、基準ブロック 13にテーパを設けずに、基準面 12にテ ーパ Taに合わせた傾斜を持たせても良!、。
[0027] 以上のように、本実施形態によれば、テーノ リング Tの表裏により間隙具合の差異 を一層明確にすることが可能となり、 S/Nを向上させることができる。
なお、本実施形態では、基準ブロック 13にテーノ リング Tのテーパ Taに合わせたテ ーパ 13aを設けた場合について説明した力 基準ブロック 13の形状をピストンリング の外周部断面の一部あるいは全部に相当した形状のブロックとしても良い。
[0028] また、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、基準ブロック 13のテーパリ ング Tのテーパ Taに合わせたテーパ 13aを鏡面とすることが望まし 、。
また、本発明は、図 6に示す従来の判別手法と組み合わせて同時に実施することも 可能である。これにより、複合的な仕様なアイテムについてより確実に方向判別を行う ことも可能となる。つまり、ピストンリングの加工工程内ではインナーかつ偏芯 BF形状 といった複合的な仕様により方向判別が必要なアイテムについて、図 6に示す従来 の判別手法によってインナーに関する方向判別を行い、本発明によって偏芯 BFリン グに関する方向判別を同時に行うことで加工間違いを確実に防止することができる。 産業上の利用可能性
[0029] 本発明は、肉眼では方向判別が困難な断面形状を為す部材、例えば上下の方向 を有するピストンリングなどの方向判別において有効である。

Claims

請求の範囲
[1] 外周が上下非対称形状を為す部材を、基準ブロックを備えた基準面上に載置し、 前記基準面上で前記部材の外周部を前記基準ブロックに当接させ、前記部材の外 周部と前記基準ブロックとの間に生じた間隙力 前記部材の上下方向を判別すること を特徴とする部材の方向検出方法。
[2] 前記基準ブロックは、前記部材の外周部に当接する部分が、テーパ形状を為して いることを特徴とする請求項 1に記載の部材の方向検出方法。
[3] 前記基準ブロックは、前記部材の外周部と当接する部分が、前記部材の外周部の 断面形状の一部または全部に相当する形状を為していることを特徴とする請求項 1 に記載の部材の方向検出方法。
[4] 前記基準ブロックの前記部材の外周部と当接する部分が、鏡面であることを特徴と する請求項 1ないし請求項 3の何れ力 1項に記載の部材の方向検出方法。
[5] 前記部材が、円板状、円筒状または環状の部材であることを特徴とする請求項 1な いし請求項 4の何れ力 1項に記載の部材の方向検出方法。
[6] 前記部材が、ピストンリングであることを特徴とする請求項 1ないし請求項 5の何れか
1項に記載の部材の方向検出方法。
[7] 外周が上下非対称形状を為す部材を載置する基準面と、
前記基準面に載置された前記部材の外周部を当接させる基準ブロックと、 前記基準ブロックを介して対向配置された光源用照明および検出用カメラと を備えたことを特徴とする部材の方向検出装置。
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