曲轴的形状检查方法技术

曲轴的形状检查方法包括：取得步骤，取得曲轴

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】曲轴的形状检查方法、运算装置、程序及形状检查装置


[0001]本专利技术涉及检查用于汽车的发动机等的曲轴的形状的曲轴的形状检查方法
、
运算装置
、
程序及形状检查装置
。

技术介绍

[0002]图
1A、
图
1B
是示意地表示曲轴的一例
(
直列四缸发动机用曲轴
)
的图
。
图
1A
是从曲轴
S
的旋转中心轴
L
的方向观察的正视图，图
1B
是从与旋转中心轴
L
正交的方向观察的侧视图
。
[0003]如图
1A、
图
1B
所示，曲轴
S
具备：设置在曲轴
S
的旋转中心轴
L
上的前部
(front)SA、
设在旋转中心轴
L
上的多个轴颈
SB(
在图
1A、
图
1B
所示的例子中为第1轴颈
SB1
～第5轴颈
SB5)、
设在旋转中心轴
L
上的用来取得旋转平衡的多个配重
(
平衡重物
)SC(
在图
1A、
图
1B
所示的例子中为第1配重
SC1
～第8配重
SC8)、
用来安装设在绕旋转中心轴
L
的规定角度的位置处的连杆
(
未图示
)
的多个销
SD(
在图
1A、
图
1B
所示的例子中是第1销
SD1
～第4销
SD4)、
以及设在旋转中心轴
L
上的凸缘
SE。
销
SD
的截面形状是以从旋转中心轴
L
离开的位置为中心的圆形，相当于发动机的轴部的曲轴
S
的轴部即前部
SA、
轴颈
SB
及凸缘
SE
的截面形状是以曲轴
S
的旋转中心轴
L
为中心的圆形
。
配重
SC
的截面形状是左右对称的复杂的形状
。
[0004]图
1A、
图
1B
所示那样的曲轴
S
通过将加热后的坯材用上下的金属模具进行冲压加工并进行模锻，在成型了包含毛刺的锻造品之后，将毛刺除去，实施喷丸处理来制造
。
通过这些制造工序制造的曲轴
S
在组装到汽车的发动机等时，适当地被实施切削的机械加工以便能够进行组装
。
具体而言，对曲轴
S
的轴部
(
前部
SA、
轴颈
SB
及凸缘
SE)
和销
SD
实施机械加工而成为圆柱状
。
在这些轴部及销
SD
上设有几
mm
左右的加工余量以便能够进行机械加工
。
[0005]如上述那样，曲轴形状较复杂，因此在进行锻造时，有时由于坯材尺寸的变动
、
坯材温度的不匀
、
锻造作业的变动等，会发生坯材没有被填充到金属模具的端部这种被称作缺肉的缺陷
、
或跨曲轴的全长的弯曲或扭曲
。
此外，在处理曲轴时也有与输送设备等接触而发生凹陷瑕疵的情况
。
进而，也有在作为曲轴的加工部位的轴部及销处不具有充分的加工余量的情况
。
因此，对于曲轴的制造工序而言，在实施机械加工之前，将曲轴的实际形状与基准形状比较而进行检查，来判定合格与否
。
[0006]作为曲轴的合格与否判定的基准，可以举出：
(a)
曲轴的弯曲及扭曲处于规定的容许范围内；
(b)
在配重上没有超过容许范围的缺肉或凹陷瑕疵；
(c)
在作为加工部位的轴部及销上具有规定的加工余量
。
[0007]上述
(a)
及
(b)
被设定为为了达成作为曲轴的最终制品的尺寸精度及重量平衡所需要的条件
。
这是因为，如果曲轴的弯曲较大或者扭曲较大而销的设置位置从规定角度较大地偏离，则不论在后工序中实施怎样的加工，都难以达成作为曲轴的最终制品的尺寸精度及重量平衡
。
此外是因为，在由于缺肉或凹陷瑕疵而配重的形状没有成为要设计的那样而重心偏离的情况下，同样也难以达成作为曲轴的最终制品的重量平衡
。
[0008]上述
(c)
被设定为为了实施机械加工所需要的条件
。
这是因为，无论是如何取得了
重量平衡的曲轴，如果没有充分的加工余量，也难以达成机械加工后的尺寸精度，而且残留有表面性状较差的锻造表面而不能作为发动机的构成零件使用
。
[0009]具体而言，曲轴的弯曲是否合格，以将曲轴匹配于机械加工时的坐标系
(
图
1A、
图
1B
的
XYZ
坐标系
)
时的轴部
(
前部
、
轴颈及凸缘
)
从旋转中心轴的偏差量为管理指标，根据该管理指标是否是公差以内
(
例如
±
1mm
以内
)
来判定合格与否
。
此外，曲轴的扭曲是否合格以销的分割角度为管理指标，根据该管理指标是否是规定以内
(
例如
±1°
)
来判定合格与否
。
[0010]此外，配重的形状是否合格，以图
1A
所示那样的从曲轴的旋转中心轴方向观察的配重的侧面尺寸
(
宽度
、
高度
、
外周径
)
为管理指标来判定
。
该管理指标是为了确保曲轴的旋转平衡而需要的
。
此外，配重的形状是否合格，图
1B
所示那样的从与曲轴的旋转中心轴正交的方向观察的配重的长度方向位置也作为管理指标来进行判定
。
该管理指标是为了检测配重的厚度
(
沿着旋转轴方向的尺寸
)
或倾倒而需要的
。
对于与上述的配重的形状有关的管理指标分别设定了公差
(
例如，
±
1mm、
±
2mm)。
[0011]进而，关于轴部的形状是否合格，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种曲轴的形状检查方法，包括：取得步骤，通过由三维形状测量装置测量曲轴的表面形状，从而取得上述曲轴的表面的三维点云数据；生成步骤，使用在上述取得步骤中取得的上述三维点云数据，基于实施将距最接近数据点的距离为第1阈值以上的数据点除去的孤立点除去处理而生成的点云数据来生成第1点云数据，基于实施将距最接近数据点的距离为比上述第1阈值大的第2阈值以上的数据点除去的孤立点除去处理而生成的点云数据来生成第2点云数据；以及计算步骤，基于在上述生成步骤中生成的上述第1点云数据及上述第2点云数据，提取上述曲轴的配重的点云数据即配重点云数据，使用从上述第1点云数据提取出的上述配重点云数据来计算上述配重的侧面尺寸，使用从上述第2点云数据提取出的上述配重点云数据来计算上述配重的长度方向位置
。2.
如权利要求1所述的曲轴的形状检查方法，作为上述生成步骤，执行：孤立点除去步骤，对于在上述取得步骤中取得的上述三维点云数据，实施将距最接近数据点的距离为上述第1阈值以上的数据点除去的孤立点除去处理而生成第1点云的基础数据，并且实施将距最接近数据点的距离为上述第2阈值以上的数据点除去的孤立点除去处理而生成第2点云的基础数据；以及重叠步骤，以使在上述孤立点除去步骤中生成的上述第1点云的基础数据及上述第2点云的基础数据与基于上述曲轴的设计规格预先准备的上述曲轴的表面形状模型的距离为最小的方式，使上述第1点云的基础数据及上述第2点云的基础数据平行移动及旋转移动，将重叠于上述表面形状模型的上述第1点云的基础数据及上述第2点云的基础数据作为上述第1点云数据及上述第2点云数据
。3.
如权利要求1所述的曲轴的形状检查方法，作为上述生成步骤，执行：重叠步骤，以使在上述取得步骤中取得的上述三维点云数据与基于上述曲轴的设计规格预先准备的上述曲轴的表面形状模型的距离为最小的方式，使上述三维点云数据平行移动及旋转移动，重叠于上述表面形状模型；以及孤立点除去步骤，对于在上述重叠步骤中重叠于上述表面形状模型后的上述三维点云数据，实施将距最接近数据点的距离为上述第1阈值以上的数据点除去的孤立点除去处理而生成上述第1点云数据，并且实施将距最接近数据点的距离为上述第2阈值以上的数据点除去的孤立点除去处理而生成上述第2点云数据
。4.
如权利要求1所述的曲轴的形状检查方法，具有移动步骤，该移动步骤使在上述生成步骤中生成的上述第1点云数据及上述第2点云数据以与上述曲轴的机械加工时的坐标系相匹配的方式移动，在上述计算步骤中，从在上述移动步骤中移动后的上述第1点云数据及上述第2点云数据的各自中提取上述曲轴的配重的点云数据即配重点云数据，使用从上述第1点云数据提取出的上述配重点云数据来计算上述配重的侧面尺寸，使用从上述第2点云数据提取出的上述配重点云数据来计算上述配重的长度方向位置
。
5.
如权利要求4所述的曲轴的形状检查方法，在上述移动步骤中，从在上述生成步骤中生成的上述第1点云数据及上述第2点云数据中，提取预先决定的加工基准部位的点云数据即加工基准部位点云数据，以使由提取出的上述加工基准部位点云数据决定的加工基准的坐标与在上述曲轴的机械加工时的坐标系中预先决定的坐标一致的方式，使上述第1点云数据及上述第2点云数据平行移动及旋转移动
。6.
如权利要求5所述的曲轴的形状检查方法，在上述移动步骤中，上述加工基准部位是上述曲轴的两处的轴部
、1
处的销及相邻的两处的配重，上述加工基准是上述两处的轴部各自的中心
、
上述1处的销的中心及上述两处的配重的对置的侧面
。7.
如权利要求6所述的曲轴的形状检查方法，在上述移动步骤中，对于上述加工基准部位中的上述两处的轴部及上述1处的销，提取用来将上述曲轴固定的固定夹盘所接触的部位的点云数据作为加工基准部位点云数据
。8.
如权利要求1～7中任一项所述的曲轴的形状检查方法，上述三维形状测量装置是多个光学式的三维形状测量装置，该多个光学式的三维形状测量装置绕上述曲轴的旋转中心轴而配置，一边在与上述曲轴的旋转中心轴平行的方向上相对地移动，一边将光对于上述曲轴投光受光，从而测量上述曲轴的三维形状
。9.
如权利要求1～7中任一项所述的曲轴的形状检查方法，上述三维形状测量装置是4个以上的光学式的三维形状测量装置，该4个以上的光学式的三维形状测量装置绕上述曲轴的旋转中心轴而配置，一边在与上述曲轴的旋转中心轴平行的方向上相对地移动，一边将光对于上述曲轴投光受光，从而测量上述曲轴的三维形状，上述三维形状测量装置被区划为：光的投射方向相对于与上述曲轴的旋转中心轴正交的方向向相同朝向以角度
β
倾斜的第1组形状测量装置；以及向与第1组形状测量装置不同的方向以角度
β
倾斜的第2组形状测量装置，绕上述曲轴的旋转中心轴，上述第2组形状测量装置被配置在上述第1组形状测量装置之间，在上述取得步骤中，通过合成由4个以上的上述三维形状测量装置得到的测量结果，从而生成上述曲轴的表面的三维点云数据，在上述计算步骤中，当设上述三维点云数据的长度方向的测量间距为
Δ
x、
上述第1阈值为
Th1、
上述第2阈值为
Th2
时，使用从利用满足以下的式
(1)
的上述第1阈值
Th1
而生成的上述第1点云数据提取出的上述配重点云数据来计算上述配重的侧面尺寸，使用从利用满足以下的式
(2)
的上述第2阈值
Th2
而生成的上述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊势居良仁，酒井康辅，池田真也，臼谷祐辉，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：