JP2018179044A - Crankshaft shape measurement implement and crankshaft shape measurement method - Google Patents

Crankshaft shape measurement implement and crankshaft shape measurement method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a center hole decision device of a raw-material crankshaft which can exactly regenerate an actual shape of the raw-material crankshaft.SOLUTION: A center hole decision device 20 comprises an elongation rate calculation part 20b, a correction part 20c and a center hole decision part 20d. The elongation rate calculation part 20b calculates an elongation rate U for elongating and contracting a plurality of divided regions DR which are set around a center P2 of a design shape of a counter weight CW so as to match an actual shape of the counter weight CW in a radial direction. The correction part 20c acquires correction coordinates (x'xU, y'xU, z) of a center of gravity Q2 and a correction volume V×Uof each divided region DR by correcting coordinates (x', y', z) of the center of gravity Q2 and a volume V of each divided region DR on the basis of the elongation rate U. The center hole decision part 20d decides a center hole of a raw-material crankshaft 1 on the basis of correction coordinates (x'xU, y'xU, z) and the correction volume V×U.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、クランクシャフト形状測定機およびクランクシャフト形状測定方法に関する。   The present invention relates to a crankshaft shape measuring machine and a crankshaft shape measuring method.

クランクシャフトは、エンジンに組み込まれて使用されるため、回転不釣り合い量があると、エンジン回転時に振動が生じる等の問題が発生する。そのため、クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えることが必要である。   Since a crankshaft is used by being incorporated into an engine, there is a problem such as occurrence of vibration at the time of engine rotation if there is a rotation imbalance amount. Therefore, it is necessary to reduce the amount of rotational imbalance of the crankshaft.

クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えるには、加工前の素材クランクシャフトの実形状を正確に把握して完成品状態で最適バランスとなる慣性主軸を算出し、算出された慣性主軸上に素材クランクシャフトの加工基準となるセンタ穴を形成することが重要である。   In order to reduce the amount of rotational imbalance of the crankshaft, the actual shape of the material crankshaft before processing is accurately grasped, and the inertial spindle that achieves the optimum balance in the finished product state is calculated, and the material crank on the calculated inertial spindle It is important to form the center hole which becomes the processing standard of a shaft.

ここで、特許文献1では、素材クランクシャフトの実形状を正確に再現することを目的として、素材クランクシャフトの成型に用いられる上型と下型とのずれによる誤差を補間する手法が提案されている。   Here, Patent Document 1 proposes a method for interpolating an error due to a deviation between an upper mold and a lower mold used for molding of a material crankshaft for the purpose of accurately reproducing the actual shape of the material crankshaft. There is.

特開2010−031987号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-031987

しかしながら、特許文献1の手法では、上型と下型とのずれによる誤差の補間計算が容易ではなく、また、上型と下型とのずれ以外の要因による誤差を抑えることができないため、クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えるにも限界がある。   However, in the method of Patent Document 1, interpolation calculation of the error due to the difference between the upper die and the lower die is not easy, and the error due to factors other than the difference between the upper die and the lower die can not be suppressed. There is also a limit to reducing the amount of shaft rotation imbalance.

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、素材クランクシャフトの実形状を正確に再現可能な素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置を提供することを目的とする。   The present invention is made in view of the above-mentioned situation, and an object of the present invention is to provide a center hole deciding device of a material crankshaft which can reproduce the actual shape of the material crankshaft accurately.

本発明に係るセンタ穴決定装置は、カウンタウェイトを少なくとも1つ有する素材クランクシャフトのセンタ穴を決定するためのものであって、伸縮率算出部と、補正部と、センタ穴決定部とを備える。伸縮率算出部は、カウンタウェイトの設計形状の中心周りに設定された複数の分割領域それぞれを、径方向において、カウンタウェイトの実形状と合うように伸縮させるための伸縮率を算出する。補正部は、伸縮率に基づいて、複数の分割領域それぞれの重心の座標と質量とを補正することによって、複数の分割領域それぞれの重心の補正座標と補正質量とを取得する。センタ穴決定部は、補正座標と補正質量とに基づいて、素材クランクシャフトのセンタ穴を決定する。   A center hole determination device according to the present invention is for determining a center hole of a material crankshaft having at least one counterweight, and includes an expansion / contraction ratio calculation unit, a correction unit, and a center hole determination unit. . The expansion / contraction ratio calculation unit calculates an expansion / contraction ratio for expanding / contracting each of the plurality of divided regions set around the design shape of the counterweight in the radial direction so as to match the actual shape of the counterweight. The correction unit acquires the correction coordinates of the center of gravity of each of the plurality of divided areas and the correction mass by correcting the coordinates and mass of the center of gravity of each of the plurality of divided areas based on the expansion ratio. The center hole determination unit determines the center hole of the material crankshaft based on the correction coordinates and the correction mass.

本発明によれば、素材クランクシャフトの実形状を正確に再現可能な素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an apparatus crankshaft center hole determining apparatus capable of accurately reproducing the actual shape of the material crankshaft.

素材クランクシャフトの一例の外観斜視図。An appearance perspective view of an example of a material crankshaft. 素材クランクシャフトの加工システムの構成図。The block diagram of the processing system of a raw material crankshaft. カウンタウェイトの設計形状と実形状とを示す図。The figure which shows the design shape and real shape of a counterweight. カウンタウェイトの設計形状の実形状へのベストフィットについて説明するための図。The figure for demonstrating the best fit to the real shape of the design shape of counterweight. カウンタウェイトの各分割領域の伸縮について説明するための図。The figure for demonstrating expansion-contraction of each division area of a counterweight. カウンタウェイトの分割領域を示す図。The figure which shows the division area of a counter weight.

[素材クランクシャフト1]
図1は、素材クランクシャフト1の一例であり、ここでは直列4気筒エンジン用の素材クランクシャフトを示している。この素材クランクシャフト1は、例えば鍛造又は鋳造により成形される。
[Material Crankshaft 1]
FIG. 1 is an example of a material crankshaft 1 and shows here a material crankshaft for an in-line four cylinder engine. The material crankshaft 1 is formed, for example, by forging or casting.

素材クランクシャフト1は、4つのメインジャーナルJ(J1〜J5)と、4つのピンジャーナルP(P1〜P4)と、8つのカウンタウェイトCW(CW1〜CW8)とを有する。素材クランクシャフト1においては、Z軸方向に、メインジャーナルJ1、カウンタウェイトCW1、ピンジャーナルP1、カウンタウェイトCW2、メインジャーナルJ2、カウンタウェイトCW3、ピンジャーナルP2、カウンタウェイトCW4、メインジャーナルJ3、カウンタウェイトCW5、ピンジャーナルP3、カウンタウェイトCW6、メインジャーナルJ4、カウンタウェイトCW7、ピンジャーナルP4、カウンタウェイトCW8、メインジャーナルJ5の順に並んでいる。   The material crankshaft 1 has four main journals J (J1 to J5), four pin journals P (P1 to P4), and eight counterweights CW (CW1 to CW8). In the material crankshaft 1, in the Z-axis direction, main journal J1, counter weight CW1, pin journal P1, counter weight CW2, main journal J2, counter weight CW3, pin journal P2, counter weight CW4, main journal J3, counter weight The CW5, the pin journal P3, the counter weight CW6, the main journal J4, the counter weight CW7, the pin journal P4, the counter weight CW8, and the main journal J5 are arranged in this order.

[クランクシャフト加工システム100]
次に、実施形態に係るクランクシャフト加工システム100について、図2を参照しながら説明する。図2(a)は、クランクシャフト加工システム100のハードウエア構成図であり、図2(b)は、センタ穴決定装置20の機能構成図である。
[Crankshaft processing system 100]
Next, a crankshaft processing system 100 according to the embodiment will be described with reference to FIG. 2 (a) is a hardware configuration diagram of the crankshaft processing system 100, and FIG. 2 (b) is a functional configuration diagram of the center hole determination device 20. As shown in FIG.

クランクシャフト加工システム100は、素材クランクシャフト1の両端面にセンタ穴を加工する加工手段の一例としてのセンタ穴加工機10と、素材クランクシャフト1の両端面に加工されるセンタ穴の位置を決定するセンタ穴決定装置20と、センタ穴が加工された素材クランクシャフトに対して所定の加工を行うクランクシャフト加工機30とを有する。   The crankshaft processing system 100 determines a center hole processing machine 10 as an example of processing means for processing a center hole on both end surfaces of the material crankshaft 1 and positions of center holes to be processed on both end surfaces of the material crankshaft 1 And a crankshaft processing machine 30 for performing predetermined processing on a material crankshaft on which the center hole is formed.

センタ穴加工機10は、素材クランクシャフトの形状を測定するための測定手段の一例としての形状測定機11を備えている。   The center hole processing machine 10 is provided with a shape measuring machine 11 as an example of measuring means for measuring the shape of the material crankshaft.

形状測定機11は、例えば、レーザ変位計、赤外線変位計、LED式変位センサ等の非接触変位計、又は、作動トランス等の接触式変位計を有し、変位計からの測定値に基づいて素材クランクシャフト1の形状を測定する。本実施形態において、形状測定機11は、素材クランクシャフト1のうち各カウンタウェイトCWの外形形状のみを測定する。これは、各メインジャーナルJと各ピンジャーナルPは、クランクシャフトの回転不釣り合い量にほとんど影響を与えないため、後述するセンタ穴決定装置20は、各カウンタウェイトCWの外形形状に基づいてセンタ穴を決定するからである。   The shape measuring machine 11 has, for example, a non-contact displacement sensor such as a laser displacement sensor, an infrared displacement sensor, an LED displacement sensor, or a contact displacement sensor such as an operation transformer, and based on the measurement value from the displacement sensor The shape of the material crankshaft 1 is measured. In the present embodiment, the shape measuring machine 11 measures only the outer shape of each counterweight CW of the material crankshaft 1. This is because each main journal J and each pin journal P hardly affect the rotational unbalance amount of the crankshaft, so the center hole determining device 20 described later is based on the outer shape of each counter weight CW. The reason is that

なお、形状測定機11は、測定対象を複数の異なる位置から測定することにより、素材クランクシャフトの形状全体を3次元形状データとして生成する3次元デジタイザ(イメージスキャナ)であってもよい。   The shape measuring machine 11 may be a three-dimensional digitizer (image scanner) that generates the entire shape of the material crankshaft as three-dimensional shape data by measuring the measurement object from a plurality of different positions.

センタ穴決定装置20は、素材クランクシャフト1の両端面に加工されるセンタ穴の位置を決定するための処理装置である。センタ穴決定装置20は、CPU(Central Processing Unit)21と、ROM(Read Only Memory)22と、RAM(Random Access Memory)23とを有する。   The center hole determination device 20 is a processing device for determining the position of the center hole to be machined on both end surfaces of the material crankshaft 1. The center hole determination device 20 includes a central processing unit (CPU) 21, a read only memory (ROM) 22, and a random access memory (RAM) 23.

ROM22は、CPU21に実行させる各種プログラムや各種情報を記憶する。本実施形態では、ROM22は、後述する素材クランクシャフト1のセンタ穴の位置を決定する処理のプログラムを記憶している。また、ROM22は、素材クランクシャフト1のうち8つのカウンタウェイトCWそれぞれの設計形状を示す設計形状データを記憶している。なお、ROM22は、クランクシャフト加工機30における素材クランクシャフト1の加工内容を記憶していてもよい。   The ROM 22 stores various programs to be executed by the CPU 21 and various information. In the present embodiment, the ROM 22 stores a program of processing for determining the position of the center hole of the material crankshaft 1 described later. The ROM 22 also stores design shape data indicating the design shape of each of the eight counterweights CW of the material crankshaft 1. The ROM 22 may store the processing content of the material crankshaft 1 in the crankshaft processing machine 30.

RAM23は、プログラムやデータを記憶する領域として、あるいはCPU21による処理に使用しているデータを格納する作業領域として利用される。   The RAM 23 is used as an area for storing programs and data, or as a work area for storing data used for processing by the CPU 21.

CPU21が、ROM22に格納されているプログラムをRAM23に読み出して処理を実行することによって、センタ穴決定装置20は、図2(b)に示すように、実形状データ取得部20a、伸縮率算出部20b、補正部20c、及びセンタ穴決定手段20dとして機能する。   As the CPU 21 reads out the program stored in the ROM 22 to the RAM 23 and executes the processing, as shown in FIG. 2B, the center hole determination device 20 acquires the real shape data acquisition unit 20a and the expansion ratio calculation unit It functions as 20b, the correction part 20c, and the center hole determination means 20d.

[センタ穴決定装置20の機能]
以下、センタ穴決定装置20の機能について説明する。
[Function of Center Hole Determination Device 20]
Hereinafter, the function of the center hole determination device 20 will be described.

<実形状データ取得部20a>
実形状データ取得部20aは、素材クランクシャフト1のうち8つのカウンタウェイトCWそれぞれの形状を示す実形状データを形状測定機11から取得する。
<Real shape data acquisition unit 20a>
The actual shape data acquisition unit 20 a acquires, from the shape measuring machine 11, actual shape data indicating the shapes of the eight counterweights CW of the material crankshaft 1.

形状測定機11は、各カウンタウェイトCWの形状を測定する。具体的には、形状測定機11は、図3の●で示すように、各カウンタウェイトCWの外周輪郭位置を測定する。これによって、形状測定機11は、各カウンタウェイトCWの2次元の実形状を示す実形状データを生成する。なお、図3では測定位置が模式的に示されており、実際には図3に示される●よりも多くの位置で測定が行われてもよい。   The shape measuring machine 11 measures the shape of each counter weight CW. Specifically, the shape measuring machine 11 measures the outer peripheral contour position of each of the counterweights CW, as shown by ● in FIG. Thereby, the shape measuring machine 11 generates actual shape data indicating a two-dimensional actual shape of each counter weight CW. Note that FIG. 3 schematically shows the measurement positions, and in fact, the measurement may be performed at more positions than those shown in FIG.

なお、各カウンタウェイトCWの形状の測定方法としては、例えば、変位計を固定して、素材クランクシャフト1を回転させながら測定する方法、素材クランクシャフト1を固定して、変位計をその周りに回転させながら測定する方法、或いは、素材クランクシャフト1を上下から挟み込むように配置した変位計を直線移動させながら測定する方法が挙げられるが、これに限られるものではない。   As a method of measuring the shape of each counterweight CW, for example, a method of measuring while rotating the material crankshaft 1 by fixing a displacement gauge, fixing the material crankshaft 1 and surrounding the displacement gauge There is a method of measuring while rotating, or a method of measuring while linearly moving a displacement meter arranged so as to sandwich the material crankshaft 1 from above and below, but it is not limited thereto.

<伸縮率算出部20b>
伸縮率算出部20bは、素材クランクシャフト1の各カウンタウェイトCWの設計形状を示す設計形状データをROM22から取得する。伸縮率算出部20bは、各カウンタウェイトCWの実形状を示す実形状データを実形状データ取得部20aから取得する。
<Stretch ratio calculation unit 20b>
The expansion / contraction ratio calculation unit 20 b acquires, from the ROM 22, design shape data indicating a design shape of each of the counterweights CW of the material crankshaft 1. The expansion / contraction ratio calculation unit 20b acquires actual shape data indicating the actual shape of each counterweight CW from the actual shape data acquisition unit 20a.

図3に示すように、実形状の位置及び角度は、設計形状の位置及び角度に対してずれている。図3において、設計形状は実線で示されているが、実際の設計形状は多数の極座標によって示される。極座標の個数は特に制限されないが、例えば、カウンタウェイトCWの中心P1周りに等角度(1度)で360個設定することができる。   As shown in FIG. 3, the position and angle of the actual shape are offset with respect to the position and angle of the design shape. In FIG. 3, the design shape is shown as a solid line, but the actual design shape is shown by a number of polar coordinates. The number of polar coordinates is not particularly limited. For example, 360 polar coordinates can be set at equal angles (1 degree) around the center P1 of the counter weight CW.

ここで、図3に示すように、設計形状には、カウンタウェイトCWの中心P1周りに複数の分割領域DRが設定されている。各分割領域は、略扇形である。分割領域DRの個数は特に制限されないが、図3では、カウンタウェイトCWの中心P1周りに等角度(11.25度)で32個設定されている。カウンタウェイトCWの中心P1は、平面視したカウンタウェイトCWの幾何中心である。設計形状データには、各分割領域DRの重心Q1(図3では、1つの重心Q1だけ図示)の座標(x、y、z)と、各分割領域Rの体積Vとが含まれている。伸縮率算出部20bは、全ての分割領域DRについて、重心Q1の座標(x、y、z)と体積Vとを紐付けて記憶する。なお、z軸は素材クランクシャフト1の軸方向であり、x軸はz軸に垂直な方向であり、y軸はz軸及びx軸に垂直な方向である。   Here, as shown in FIG. 3, in the design shape, a plurality of divided areas DR are set around the center P1 of the counter weight CW. Each divided area is substantially fan-shaped. The number of divided regions DR is not particularly limited, but in FIG. 3, 32 equal angles (11.25 degrees) are set around the center P1 of the counter weight CW. The center P1 of the counterweight CW is the geometric center of the counterweight CW in plan view. The design shape data includes the coordinates (x, y, z) of the center of gravity Q1 (only one center of gravity Q1 is shown in FIG. 3) of each divided area DR and the volume V of each divided area R. The expansion / contraction rate calculation unit 20b associates and stores the coordinates (x, y, z) of the center of gravity Q1 and the volume V for all the divided areas DR. The z-axis is the axial direction of the material crankshaft 1, the x-axis is the direction perpendicular to the z-axis, and the y-axis is the direction perpendicular to the z-axis and the x-axis.

次に、伸縮率算出部20bは、図4に示すように、ベストフィット法を用いて、設計形状を実形状に合うように移動及び/又は回転させることによって、設計形状と実形状との誤差の二乗和が最小になる位置を見つけ出す。そして、伸縮率算出部20bは、ベストフィット前のカウンタウェイトCWの中心P1と、ベストフィット後のカウンタウェイトCWの中心P2とを比較して、x軸方向の位置変位m1、y軸方向の位置変位m2、及び、z軸周りの角度変位m3を算出する。   Next, as shown in FIG. 4, by using the best fit method, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b moves and / or rotates the design shape so as to fit the real shape, thereby making an error between the design shape and the real shape. Find the position where the sum of squares of is the smallest. Then, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b compares the center P1 of the counterweight CW before the best fit with the center P2 of the counterweight CW after the best fit to determine the position displacement m1 in the x-axis direction and the position in the y-axis direction. The displacement m2 and the angular displacement m3 around the z axis are calculated.

次に、伸縮率算出部20bは、図4に示すように、位置変位m1、位置変位m2及び角度変位m3を用いて、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)を求める。伸縮率算出部20bは、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)と体積Vとを紐付けて記憶する。なお、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2のz座標は、ベストフィット前の各分割領域DRの重心Q1のz座標と同じである。また、ベストフィット後の各分割領域DRの体積Vは、ベストフィット前の各分割領域DRの体積Vと同じである。   Next, as shown in FIG. 4, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b uses the position displacement m1, the position displacement m2, and the angular displacement m3 to calculate the coordinates (x ′, y of the center of gravity Q2 of each divided region DR after best fit. ', Ask for z). The scaling factor calculation unit 20b associates and stores the coordinates (x ', y', z) of the center of gravity Q2 of each divided region DR after the best fit and the volume V. The z-coordinate of the center of gravity Q2 of each divided area DR after the best fit is the same as the z-coordinate of the center of gravity Q1 of each divided area DR before the best fit. Further, the volume V of each divided region DR after the best fit is the same as the volume V of each divided region DR before the best fit.

なお、図4では、重心Q1と重心Q2の位置関係を示すためにベストフィット後の設計形状における1つの分割領域DRのみが図示されているが、ベストフィット後の設計形状においても、図3に示したように32個の分割領域DRが設定されている。   Although only one divided region DR in the design shape after the best fit is shown in FIG. 4 in order to show the positional relationship between the gravity centers Q1 and Q2, FIG. 3 also shows the design shape after the best fit. As shown, 32 divided areas DR are set.

次に、伸縮率算出部20bは、図5(a)(b)に示すように、ベストフィット後の分割領域DRと実形状とを比較して、ベストフィット後のカウンタウェイトCWの中心P2を中心とする径方向における両者の誤差値aを求める。そして、伸縮率算出部20bは、図5(c)に示すように、径方向における分割領域DRの全長Sと誤差値aとの和T(=S+a)を求め、さらに、和Tを全長Sで除すことによって伸縮率U(=T/S)を求める。後述するように、伸縮率Uは、各分割領域DRを、径方向において、カウンタウェイトCWの実形状と合うように伸縮させるために用いられる。図5(a)〜(c)に示す例では、実形状のプロットが分割領域DRの径方向外側に位置しているため、伸縮率Uは1よりも大きいが、実形状のプロットが分割領域DRの径方向内側に位置する場合、伸縮率Uは1よりも小さくなる。   Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b compares the divided region DR after the best fit with the actual shape, and determines the center P2 of the counterweight CW after the best fit. An error value a between the two in the central radial direction is determined. Then, as shown in FIG. 5C, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b obtains the sum T (= S + a) of the total length S of the divided region DR in the radial direction and the error value a, and further calculates the sum T The scaling factor U (= T / S) is determined by dividing by the total length S. As described later, the expansion and contraction ratio U is used to expand and contract each divided region DR in the radial direction so as to match the actual shape of the counterweight CW. In the example shown in FIGS. 5A to 5C, since the actual shape plot is located on the radially outer side of the divided region DR, the expansion ratio U is larger than 1, but the actual shape plot is the divided region The expansion ratio U is smaller than 1 when positioned radially inward of the DR.

<補正部20c>
補正部20cは、伸縮率Uに基づいて、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)を補正する。具体的には、補正部20cは、伸縮後の各分割領域DRの重心Q2の補正座標(x’×U、y’×U、z)を求める。伸縮後の重心Q2のz座標は、伸縮前の重心Q2のz座標と同じである。
<Correction Unit 20c>
The correction unit 20c corrects the coordinates (x ′, y ′, z) of the center of gravity Q2 of each divided area DR after the best fit based on the expansion ratio U. Specifically, the correction unit 20c obtains corrected coordinates (x ′ × U, y ′ × U, z) of the center of gravity Q2 of each divided region DR after expansion and contraction. The z-coordinate of the center of gravity Q2 after expansion and contraction is the same as the z-coordinate of the center of gravity Q2 before expansion and contraction.

また、補正部20cは、伸縮率Uに基づいて、ベストフィット後の各分割領域DRの体積Vを補正する。具体的には、補正部20cは、伸縮後の各分割領域DRの補正体積V×Uを求める。本発明において、各分割領域DRの体積Vを補正するとは、各分割領域DRの質量(体積Vと材料密度の乗算値)を補正することと同義である。 In addition, the correction unit 20c corrects the volume V of each divided region DR after the best fit based on the expansion ratio U. Specifically, the correction unit 20c obtains a correction volume V × U 2 of each divided region DR after expansion and contraction. In the present invention, correcting the volume V of each divided region DR is equivalent to correcting the mass (the product of the volume V and the material density) of each divided region DR.

そして、補正部20cは、補正体積V×UにカウンタウェイトCWの材料密度αを乗算することによって、各分割領域DRの補正質量M(=V×U×α)を求める。 Then, the correction unit 20c obtains the correction mass M (= V × U 2 × α) of each divided region DR by multiplying the correction volume V × U 2 by the material density α of the counter weight CW.

このように、伸縮率Uに基づいて分割領域DRのサイズを伸縮(図5(a)〜(c)では伸張)させることによって、分割領域DRを実形状のプロット位置まで全体的に等比伸縮させることができる。このことは、カウンタウェイトCWの設計形状が分割領域DRごとに実形状に合わされることを意味している。従って、カウンタウェイトCWの実形状を容易かつ正確に再現することができる。   As described above, the size of the divided area DR is expanded or contracted (expanded in FIGS. 5A to 5C) based on the expansion ratio U, whereby the divided area DR is entirely equalized to the actual shape plot position. It can be done. This means that the design shape of the counterweight CW is matched to the actual shape for each divided region DR. Therefore, the actual shape of the counterweight CW can be easily and accurately reproduced.

補正部20cは、1つのカウンタウェイトCWごとに32組の補正座標(x’×U、y’×U、z)と補正質量Mとを求める。従って、補正座標(x’×U、y’×U、z)と補正質量Mとの組み合わせは、1本の素材クランクシャフト1につき32×8=256組(8つのカウンタウェイトCWごとに32組)となる。   The correction unit 20 c obtains 32 sets of correction coordinates (x ′ × U, y ′ × U, z) and a correction mass M for each counter weight CW. Therefore, the combination of the correction coordinates (x ′ × U, y ′ × U, z) and the correction mass M is 32 × 8 = 256 sets per one material crankshaft 1 (32 sets for every 8 counter weights CW) ).

<センタ穴決定部20d>
センタ穴決定部20dは、図6に示すように、全てのカウンタウェイトCWの全ての分割領域DRに係る256個の補正座標(x’×U、y’×U、z)を補正質量Mの質点と捉えて、慣性主軸周りの慣性乗積が0(ゼロ)であるという条件から3次元の直線方程式を解くことによって、256個の質点の慣性主軸を求める。そして、センタ穴決定部20dは、この求められた慣性主軸のx、yの式に、素材クランクシャフトの軸方向両端面位置のz軸座標を代入することにより、センタ穴位置を求める。
<Center hole determination unit 20d>
As shown in FIG. 6, the center hole determining unit 20 d is configured to correct 256 corrected coordinates (x ′ × U, y ′ × U, z) related to all divided areas DR of all the counter weights CW with the corrected mass M. Assuming that it is a mass point, an inertial main axis of 256 mass points is determined by solving a three-dimensional linear equation under the condition that the product of inertia around the inertial main axis is 0 (zero). Then, the center hole determining unit 20d obtains the center hole position by substituting the z-axis coordinates of both axial end surface positions of the material crankshaft in the obtained x and y formulas of the inertial main axis.

このように決定されたセンタ穴位置は、センタ穴加工機10に送られ、素材クランクシャフト1の両端面位置にセンタ穴が加工される。その後、センタ穴が形成された素材クランクシャフト1は、クランクシャフト加工機30において主にジャーナル部の加工が施される。   The center hole position thus determined is sent to the center hole processing machine 10, and the center hole is formed at both end surface positions of the material crankshaft 1. Thereafter, in the crankshaft processing machine 30, processing of the journal portion is mainly performed on the material crankshaft 1 in which the center hole is formed.

[他の実施形態]
(1)上記実施形態では、各カウンタウェイトCWの設計形状に分割領域DRを32個ずつ設定することとしたが、分割領域DRの個数は適宜設定可能であり、また、分割領域DRの個数はカウンタウェイトCWごとに異なっていてもよい。
[Other embodiments]
(1) In the above embodiment, 32 division areas DR are set in the design shape of each counter weight CW, but the number of division areas DR can be set appropriately, and the number of division areas DR is It may be different for each counter weight CW.

(2)上記実施形態では、各カウンタウェイトCWの設計形状に分割領域DRを等角度で設定することとしたが、等角度で設定されていなくてもよい。   (2) In the above embodiment, the division areas DR are set at equal angles in the design shape of each counterweight CW, but may not be set at equal angles.

(3)上記実施形態では、直列4気筒エンジン用の素材クランクシャフト1を用いた場合について説明したが、これに限られるものではない。素材クランクシャフト1は、カウンタウェイトCWを少なくとも1つ有していればよい。   (3) In the above-mentioned embodiment, although the case where material crankshaft 1 for in-line four-cylinder engine was used was explained, it is not restricted to this. The material crankshaft 1 may have at least one counterweight CW.

(4)上記実施形態では、センタ穴位置の決定に際して、慣性主軸を求めるようにしたが、この処理に限定されるものではない。   (4) In the above embodiment, when determining the center hole position, the inertial principal axis is determined, but the present invention is not limited to this processing.

1 素材クランクシャフト
20a 実形状データ取得部
20b 伸縮率算出部
20c 補正部
20d センタ穴決定手段
CW カウンタウェイト
P1 ベストフィット前のカウンタウェイトの重心
P2 ベストフィット後のカウンタウェイトの重心
DR 分割領域
Q1 ベストフィット前の分割領域の重心
Q2 ベストフィット後の分割領域の重心
U 伸縮率
1 Material Crankshaft 20a Actual Shape Data Acquisition Unit 20b Expansion Ratio Calculation Unit 20c Correction Unit 20d Center Hole Determination Means CW Counterweight P1 Center Weight of Counter Weight Before Best Fit P2 Center of Gravity of Counter Weight After Best Fit DR Division Area Q1 Best Fit Center of gravity of previous divided area Q2 Center of gravity U of divided area after best fit

次に、伸縮率算出部20bは、図4に示すように、ベストフィット法を用いて、設計形状を実形状に合うように移動及び/又は回転させることによって、設計形状と実形状との誤差の二乗和が最小になる位置を見つけ出す。そして、伸縮率算出部20bは、ベストフィット前のカウンタウェイトCWの中心P1と、ベストフィット後のカウンタウェイトCWの中心P2とを比較して、x軸方向の位置変位M1、y軸方向の位置変位M2、及び、z軸周りの角度変位M3を算出する。 Next, as shown in FIG. 4, by using the best fit method, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b moves and / or rotates the design shape so as to fit the real shape, thereby making an error between the design shape and the real shape. Find the position where the sum of squares of is the smallest. Then, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b compares the center P1 of the counterweight CW before the best fit with the center P2 of the counterweight CW after the best fit, and determines the position displacement M1 in the x-axis direction and the position in the y-axis direction. The displacement M2 and the angular displacement M3 around the z-axis are calculated.

次に、伸縮率算出部20bは、図4に示すように、位置変位M1、位置変位M2及び角度変位M3を用いて、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)を求める。伸縮率算出部20bは、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)と体積Vとを紐付けて記憶する。なお、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2のz座標は、ベストフィット前の各分割領域DRの重心Q1のz座標と同じである。また、ベストフィット後の各分割領域DRの体積Vは、ベストフィット前の各分割領域DRの体積Vと同じである。 Next, as shown in FIG. 4, the expansion / contraction ratio calculation unit 20b uses the position displacement M1 , the position displacement M2 and the angular displacement M3 to set the coordinates (x ', y of the center of gravity Q2 of each divided region DR after best fit. ', Ask for z). The scaling factor calculation unit 20b associates and stores the coordinates (x ′, y ′, z) of the center of gravity Q2 of each divided region DR after the best fit and the volume V. The z-coordinate of the center of gravity Q2 of each divided area DR after the best fit is the same as the z-coordinate of the center of gravity Q1 of each divided area DR before the best fit. Further, the volume V of each divided region DR after the best fit is the same as the volume V of each divided region DR before the best fit.

1 素材クランクシャフト
20a 実形状データ取得部
20b 伸縮率算出部
20c 補正部
20d センタ穴決定手段
CW カウンタウェイト
P1 ベストフィット前のカウンタウェイトの中心
P2 ベストフィット後のカウンタウェイトの中心
DR 分割領域
Q1 ベストフィット前の分割領域の重心
Q2 ベストフィット後の分割領域の重心
U 伸縮率
Central DR divided region Q1 best fit of 1 material crankshaft 20a actual shape data acquiring unit 20b stretch ratio calculation unit 20c correcting unit 20d center hole determining section CW counterweight P1 counterweight after the center P2 best fit of the best fit before the counterweight Center of gravity of previous divided area Q2 Center of gravity U of divided area after best fit

Claims (3)

カウンタウェイトを少なくとも1つ有する素材クランクシャフトのセンタ穴を決定するためのセンタ穴決定装置であって、
前記カウンタウェイトの設計形状の中心周りに設定された複数の分割領域それぞれを、径方向において、前記カウンタウェイトの実形状と合うように伸縮させるための伸縮率を算出する伸縮率算出部と、
前記伸縮率に基づいて、前記複数の分割領域それぞれの重心の座標と質量とを補正することによって、前記複数の分割領域それぞれの重心の補正座標と補正質量とを取得する補正部と、
前記補正座標と前記補正質量とに基づいて、前記素材クランクシャフトのセンタ穴を決定するセンタ穴決定部と、
を備える素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置。
A center hole determining device for determining a center hole of a material crankshaft having at least one counterweight, comprising:
An expansion / contraction ratio calculation unit that calculates an expansion / contraction ratio for expanding / contracting each of a plurality of divided regions set around the design shape of the counterweight in the radial direction so as to match the actual shape of the counterweight;
A correction unit that acquires correction coordinates and a corrected mass of the gravity centers of the plurality of divided regions by correcting the coordinates and mass of the gravity centers of the plurality of divided regions based on the expansion ratio;
A center hole determination unit that determines a center hole of the material crankshaft based on the correction coordinates and the correction mass;
Center hole determination device for material crankshaft comprising:
前記伸縮率算出部は、最小二乗法を用いて前記実形状と前記設計形状とが最も近くなる位置において、前記伸縮率を算出する、
請求項1に記載の素材クランクシャフトのセンタ穴決定方法。
The expansion / contraction ratio calculation unit calculates the expansion / contraction ratio at a position where the real shape and the design shape are closest to each other using a least squares method.
A method of determining a center hole of a material crankshaft according to claim 1.
前記センタ穴決定部は、その中心線周りの慣性乗積がゼロになるような慣性主軸に基づいて、前記センタ穴を決定する、
請求項1又は2かに記載の素材クランクシャフトのセンタ穴決定方法。
The center hole determination unit determines the center hole on the basis of the principal axis of inertia such that the product of inertia around the center line is zero.
A method of determining a center hole of a material crankshaft according to claim 1 or 2.
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