JP2655149B2 - シャフト曲がり修正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動機等のシャフト等の曲がりを測定して
修正するためのシャフト曲がり修正装置に関する。

〔従来の技術〕

電動機等のシャフト等は、その軸芯まわりに軸対称で
あることが望まれるが、実際には加工したままでは多少
の湾曲（これを曲がり量という）が残存しているので、
そのままでは不都合が生じる。このシャフト等の曲がり
量は、その湾曲している方向（これを曲がり方向とい
う）から適当な外力を加えることにより修正できる。

従来のシャフト修正装置では、被修正シャフトの長手
方向中央部分に、当該シャフトの曲がり量を測定するス
トローク計と当該シャフトに外力を印加するプレス装置
とをシャフトを挟んで対向させて配設している。

そして、シャフトの曲がりを修正するときは、当該被
修正シャフトをその軸芯まわりに一回転させて、その曲
がり量を前記ストローク計で測定し、その曲がり方向か
らプレスし、プレス後に再度、その曲がり量を測定して
確認し、誤差が基準値以下であれば曲がり修正を終了
し、基準値以上であれば再修正のためにプレスしてい
た。

〔解決しようとする問題点〕

上記のような従来のシャフト曲がり修正装置では、修
正のためのプレスをした後に、再度その曲がり具合を測
定し、修正量が不足すれば再度、同様にプレスし、修正
量が過大であれば、シャフトを半回転させて、上記と逆
の方向からプレスして、また、曲がり具合を測定して確
認しなければならないので、修正作業に長時間を要する
という問題点がある。

また、プレス部がシャフトの表面に接触した点から曲
がり量だけ加圧変形させるので、精密なタッチセンサー
を必要とした。

更に、プレス作業中のシャフトの変形量のフィードバ
ック作用が無いので、正確な修正ができないという問題
点があった。

更には、印加していたプレス等の外力を取り除くと、
当該シャフトの弾性復元力により変形量が若干もとに戻
ってしまうので、修正誤差が生じ易く、また、当該シャ
フトの材質の弾性係数のバラツキにより上記の弾性復元
力による復元量がバラつくので、こまめに修正量の設定
をしなければ誤差が増大するという問題点もある。

また、修正後に確認するためには、プレス部をストロ
ーク計に置き換えて測定しなければならないので、確認
の作業が煩雑となり、作業時間を要するという問題があ
った。

また、所定の外力を加えたときの曲がり量が把握でき
れば、当該シャフトの材質の弾性係数や硬度等の物理量
を得ることができ、それに基づいて材質の統計処理や品
質管理が可能であるが、従来においては、そのような統
計処理や品質管理をするためには、別途物理特性を計測
する必要があった。

そこで、本発明は、一回の外力印加で確実に曲がり量
を修正すると同時に、シャフトの物理特性をも得ること
のできる装置を提供することを目的としてなされたもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかるシャフト曲がり修正装置においては、
被修正シャフトをその軸廻りに回転させる駆動手段と、
前記被修正シャフトの曲がり量を測定する曲がり測定手
段と、前記被修正シャフトに外力を加えて変形させるべ
く被修正シャフトを挟んで前記測定手段の反対側に配設
された外力印加手段と、前記曲がり測定手段にて得られ
た曲がり量から修正すべき量を演算して修正量を得る修
正量演算手段と、前記修正量と別途算出した弾性復元力
による復元量とを加算して補正修正量を得る修正量補正
手段と、前記被修正シャフトの曲がり量の最大値を記憶
する最大値記憶手段と、該最大値記憶手段にて記憶され
た最大値と前記曲がり測定手段にて測定される測定値と
が一致したとき位置決め信号を出力する位置決め検出手
段と、前記被修正シャフトを一回転させて曲がり量の最
大値を得る一回転制御手段と、前記被修正シャフトを更
に回転させて前記位置決め信号を得て、前記被修正シャ
フトの曲がり量が最大になる方向から前記外力印加手段
による外力が印加されるように位置決めする位置決め制
御手段と、前記外力印加手段による外力を前記被修正シ
ャフトに印加しつつ前記被修正シャフトの曲がり量を測
定し、その曲がり量が前記外力を取り除いても前記補正
修正量と等しくなるまで、前記外力を測定手段にて測定
した曲がり量に基づいてフィードバック制御しながら印
加する印加制御手段と、印加した外力とそのときの曲が
り量とに基づいて前記被修正シャフトの変形特性を出力
する特性出力手段とを備えるという手段を講じた。

〔作用〕

本発明にかかるシャフト曲がり修正装置によれば、ま
ず、一回転制御手段にて駆動手段を制御して前記被修正
シャフトを一回転させて、曲がり測定手段によって前記
被修正シャフトの曲がり量の最大値を得て最大値記憶手
段にて記憶し、前記曲がり測定手段にて得られた曲がり
量を基に修正すべき量を修正量演算手段にて算出して、
修正量補正手段にて前記修正すべき量に被修正シャフト
の弾性復元力による復元量を補正して補正修正量を得
る。

次に、位置決め制御手段によって、前記曲がり測定手
段にて曲り量を測定しつつ前記被修正シャフトを更に回
転させると、測定値が前記最大値記憶手段にて記憶して
いる最大値と一致した時に位置決め検出手段から位置決
め信号が出力されるので、このとき前記被修正シャフト
の回転駆動を停止すると、当該被修正シャフトの曲がり
量が最大になる方向、即ち曲がり方向は、前記外力印加
手段により外力を印加する方向と対向した状態になって
いる。

ここで、前記曲がり測定手段にて前記被修正シャフト
の曲がり量を測定しつつ、前記外力印加手段を制御して
前記被修正シャフトに外力を加える。ここで、測定手段
と外力印加手段とは被修正シャフトを挟んだ反対側に配
設されているので、外力を印加しながらその時点の曲が
り量を並行して測定できる。このようにして、前記曲が
り測定手段にて得られる曲がり量が前記補正修正量と等
しくなるまで曲がり量に基づいてフィードバック制御し
ながら前記被修正シャフトに外力を印加することによ
り、前記外力を取り除いた後に、当該被修正シャフトの
弾性復元力により変形が復元しても、その復元量は上述
のように前もって補正してあるので、最終的には、前記
修正量分の変形量が残されて、前記被修正シャフトの曲
がりは修正されるのである。

特性出力手段においては、以上のようにして印加する
外力とそのときの曲がり量とに基づいて変形特性を出力
するので、当該シャフトの物理特性を知ることができ
る。

〔実 施 例〕

以下に本発明にかかるシャフト曲がり修正装置の好適
な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は、前記実施例のブロック図である。

第１図において、１は被修正シャフト、２は該被修正
シャフト１を軸回りに回転させる駆動装置、３は前記被
修正シャフト１の曲がり量を測定するために外周面の変
位量を検出する曲がり測定手段としてのストローク計、
４は、該ストローク計３から得られる変位量に基づいて
修正すべき修正量を算出する修正量演算回路であり、演
算回路14と最大値メモリ10と最小値メモリ11から構成さ
れている。

５はプレス後に前記被修正シャフト１の弾性復元力に
よる復元量を予め前記修正量に付加して補正修正量を得
る修正量補正回路、６はプレス装置７を制御して前記補
正修正量に応じて前記被修正シャフト１を変形させるプ
レス制御装置、８は前記ストローク計３から得られる変
位量が前記最大値メモリ10に記憶されている最大値と等
しくなったときに修正位置決め終了信号を出力する位置
決め検出回路、９は制御回路である。

なお、前記ストローク計３と前記プレス装置７とは被
修正シャフト１を挟んで反対側に配設されている。

前記演算回路14は、減算回路12、抵抗R,R、及び加算
回路13から構成されており、プレスするときは、残差回
路16とともにフィードバックループを形成している。

15は前記プレス制御装置６を介して前記プレス装置７
によるプレス速度を制御するプレススピード制御信号発
生回路であり、前記ストローク計３から得られる変位量
と前記最小値メモリ11にて記憶されている最小値との差
をプレススピード制御信号ｉとして得て前記プレス制御
装置６に出力する。

18は印加する外力とそのときの曲がり量とに基づいて
変形特性を出力する特性出力手段である。

上記構成のシャフト曲がり修正装置において、前記制
御回路９からの修正量測定開始指令ｆにより、前記駆動
装置２が作動し、前記被修正シャフト１を一回転させ
る。このとき、前記被修正シャフト１のシャフトの曲が
りによって前記ストローク計３のニードル17の突出長さ
が変化するので、その量の最大値ａを前記最大値メモリ
10に記憶させ、最小値ｂを前記最小値メモリ11に記憶さ
せる。これらの最大値ａと最小値ｂとを前記演算回路14
に入力して修正量ｃ（＝（ａ−ｂ）/2）を得る。

そして、前記修正量補正回路５にて、補正量ｄを前記
修正量ｃに付加して補正修正量ｅ（＝ｃ＋ｄ＝（ａ−
ｂ）/2＋ｄ）を得る。この補正量ｄは、当該被修正シャ
フト１の弾性復元力による復元量を、実験もしくは計算
により求めた量である。

次に、前記制御回路９からの修正位置決め指令ｇによ
り、前記駆動装置２が再び作動し、前記被修正シャフト
１を回転させる。このとき、前記位置決め検出回路８に
て前記ストローク計３からの変位量信号と前記最大値メ
モリ10に記憶されている最大値ａとを比較し、両者が一
致したときに修正位置決め信号ｈを前記制御回路９へ出
力する。前記制御回路９は、前記修正位置決め信号ｈの
入力された時点で前記駆動装置２を制御して前記被修正
シャフト１の回転を停止させる。

このとき、前記被修正シャフト１の曲がりは前記プレ
ス装置７の方向へ近づく状態に位置決めされている。

次に、前記制御回路９からのプレス開始指令ｊに基づ
いて前記プレス制御装置６は前記プレス装置７による前
記被修正シャフト１のプレスを開始する。このとき、当
該プレス装置７は、上記フィードバックループによって
制御されている。

このようにしてプレス開始されると、前記被修正シャ
フト１の曲がり量は徐々に修正されるため前記ストロー
ク計３からの出力は徐々に小さくなって前記最小値ｂに
近づくので、両者の差は減少する。よって、前記プレス
スピード制御信号発生回路15から前記プレス制御装置６
へ出力されるプレススピード制御信号ｉはプレス制御装
置６を介して前記プレス装置７によるプレススピードを
低下させる。

即ち、前記プレス装置７は、前記フィードバックルー
プと前記プレススピード制御信号発生回路15によって、
最適に制御されている。

なお、修正位置決めの方法としては、上記以外に、例
えば、前記制御回路９からの修正量測定開始指令ｆによ
り、前記駆動装置２が作動し、前記被修正シャフト１を
一回転させて、曲がり量の最大値ａと最小値ｂとを測定
するときに、最大値ａが測定されるときのシャフトの回
転角をパルスモータのパルスカウンタやロータリーエン
コーダ等の手段により検知して記憶しておき、修正位置
決め指令により、前記記憶したシャフトの回転角の位置
に直接回転させて位置決めしても良い。

また、前記駆動装置２は、前記被修正シャフト１を軸
方向から拘束して回転駆動させても、前記被修正シャフ
ト１を載せて回転させるローラやベルト等の手段によっ
ても良い。

このようにして、本発明にかかるシャフト曲がり修正
装置によれば、被修正シャフトを一回転させて当該シャ
フトの曲がり量を測定して、修正すべき修正量を得て、
更に、弾性力による戻り量を前記修正量に付加した補正
修正量と同量の変形を与えるまでプレスするので、修正
作業後の確認のための曲がり量の再測定作業が不要とな
る。

即ち、プレス圧力を除いた後の当該被修正シャフトの
弾性復元力による戻り量も変形させてあるので、再測定
・再修正が不要となるのである。

よって、再測定のために被修正シャフトを更に回転さ
せる必要がないので、シャフトの曲がり修正作業が短時
間、且つ正確にできるという効果が得られる。

勿論、前記ストローク計３にて確認のために再測定し
ても良い。このときは、従来のようにプレス装置をスト
ローク計に置き換えなくてもプレス圧力を除いた状態で
ストローク計の測定値を読むだけでよいので、極めて短
時間で再測定が可能となる。

また、前記プレススピード制御信号ｉにより前記プレ
ス制御装置を制御して、プレスによる修正が進行するに
従って、プレス圧力を低下させて徐々にプレスするの
で、正確な修正結果が得られるという効果がある。

また、位置決め検出回路によりプレス回路を印加すべ
き角度を検知するので、被修正シャフトの外周へのマー
キング等の作業が不要となる。

また、修正量補正回路から得られる修正補正量と修正
後の実測値との誤差を小さくすべく、補正量や演算式を
補正することにより、材質のバラツキによる誤差の増加
を防止して誤差を小さくできるのである。

即ち、コンピュータを使用して、学習能力を持ったシ
ャフト曲がり修正装置も実現できるので、ロット毎の焼
き入れや材質等のバラツキによる弾性係数の違いにも自
動的に対応可能な、より高精度のシャフト曲がり修正装
置が得られるのである。

また、特性出力手段18においては、プレス圧力を印加
した時、ストローク計にて被修正シャフトの変形を測定
して変形特性を出力することにより、当該被修正シャフ
トの材質の弾性係数や硬度等の物理量を得ることができ
るので、材質の統計処理や品質管理が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明にかかるシャフト曲がり修正装置によれば、被
修正シャフトをその軸廻りに一回転させて、前記被修正
シャフトの曲がり量を測定してその測定結果に基づいて
修正すべき量を算出し、前記被修正シャフトの曲がり量
を修正するために加える外力を前記曲がり量が最大にな
る方向から印加するので、前記被修正シャフトの曲がり
は徐々に修正されるのである。

このとき、測定手段は、外力印加手段と反対側に配設
されているので、外力印加中においても前記被修正シャ
フトの曲がり量は継続して測定される。よって、測定さ
れる曲がり量が前記補正修正量と等しくなった時に外力
の印加を終了するので、タッチセンサー等のセンサーは
不要であるとともに、一回の修正作業で被修正シャフト
の曲がりは修正されるのである。

よって、前記外力を取り除いた後に、当該被修正シャ
フトの変形がその弾性復元力により若干もとに戻って
も、最終的には、前記修正量分の変形量が残されるの
で、再測定や再修正やそのための被修正シャフトの回転
が不要となり、シャフトの曲がり修正作業が短時間且つ
高精度でできるという効果が得られる。

また、修正量補正手段による修正量に対する補正の程
度を、実測値の変化に対応して変化させることにより、
材質の弾性係数等のバラツキによる修正誤差の増加に自
動的に対応できるので、コンピュータを使用してシャフ
ト曲がり修正装置に学習能力を持たせ、ロット毎の焼き
入れや材質等のバラツキによる弾性係数の違いにも自動
的に対応可能な、より高精度のシャフト曲がり修正装置
を提供することができるのである。

また、特性出力手段によって、外力の印加による被修
正シャフトの変形の特性に基づいて当該被修正シャフト
の材質の弾性係数や硬度等の物理量を算出して得ること
ができるので、前記被修正シャフトの材質の統計処理や
品質管理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるシャフト曲がり修正装置の一
実施例のブロック図である。 １……被修正シャフト、２……駆動装置、３……ストロ
ーク計、４……修正量演算回路、５……修正量補正回
路、６……プレス制御回路、７……プレス装置、８……
位置決め検出回路、９……制御回路、10……最大値メモ
リ、11……最小値メモリ、14……演算回路、15……プレ
ススピード制御信号発信回路、18……特性出力手段、ａ
……最大値、ｂ……最小値、ｃ……修正量、ｄ……補正
量、ｅ……補正修正量、ｆ……修正量測定開始指令、ｇ
……修正位置決め指令、ｈ……修正位置決め終了信号、
ｉ……プレススピード制御信号、ｊ……プレス開始指
令。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被修正シャフトをその軸廻りに回転させる
   駆動手段と、前記被修正シャフトの曲がり量を測定する
   曲がり測定手段と、前記被修正シャフトに外力を加えて
   変形させるべく被修正シャフトを挟んで前記測定手段の
   反対側に配設された外力印加手段と、前記曲がり測定手
   段にて得られた曲がり量から修正すべき量を演算して修
   正量を得る修正量演算手段と、前記修正量と別途算出し
   た弾性復元力による復元量とを加算して補正修正量を得
   る修正量補正手段と、前記被修正シャフトの曲がり量の
   最大値を記憶する最大値記憶手段と、該最大値記憶手段
   にて記憶された最大値と前記曲がり測定手段にて測定さ
   れる測定値とが一致したとき位置決め信号を出力する位
   置決め検出手段と、前記被修正シャフトを一回転させて
   曲がり量の最大値を得る一回転制御手段と、前記被修正
   シャフトを更に回転させて前記位置決め信号を得て、前
   記被修正シャフトの曲がり量が最大になる方向から前記
   外力印加手段による外力が印加されるように位置決めす
   る位置決め制御手段と、前記外力印加手段による外力を
   前記被修正シャフトに印加しつつ前記被修正シャフトの
   曲がり量を前記測定手段にて測定し、その曲がり量が前
   記補正修正量と等しくなるまで、前記外力を測定手段に
   て測定した曲がり量に基づいてフィードバック制御しな
   がら印加する印加制御手段と、印加した外力とそのとき
   の曲がり量とに基づいて前記被修正シャフトの変形特性
   を出力する特性出力手段とを備えたことを特徴とするシ
   ャフト曲がり修正装置。