JP2725095B2 - クランク軸の自動調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用クランク軸
のアンバランスを測定し調整する装置として利用する。
本発明はクランク軸の調整装置の自動化に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の製造工程では、クランク軸の
アンバランスを製品毎に測定し調整する作業が行われて
いる。クランク軸のアンバランスは内燃機関の振動およ
び出力性能と密接に関連があり、アンバランスをきわめ
て小さい許容値におさめることが必要である。ところ
が、この許容値を部品の工作精度ならびに軸の組立精度
により達成しようとすると、その誤差の配分設計は難し
くなるとともに、かえって部品が高価になり作業工数が
大きくなる。したがって、工作精度および組立精度を比
較的緩い規格に設定しておき、軸の組立後にそのアンバ
ランスを実測して必要な加工調整を施すように設計され
ている。この加工調整はクランク軸にスピンドルで孔あ
け加工をすることにより行われる。その孔あけの位置、
回転角度、および加工深さは一つひとつ製品を測定して
決定される。

【０００３】このための従来例装置では、図６および図
７に示すように測定装置と調整装置とは原則的に別の装
置が用いられる。すなわち測定装置では、被調整クラン
ク軸１を保持台２の上に回転自在に保持し、プログラム
制御回路１０ａの制御に従ってモータ３により高速で回
転させてその偏心振動を偏心振動検出センサ５で検出
し、回転位相角検出手段４により検出された振動を発生
する回転位相角度およびその大きさから、被調整クラン
ク軸１の偏心の角度および大きさをデータとして演算装
置６ａで演算するものである。また調整装置は、ＮＣ制
御によるラジアルボール盤１１であってそのデータに基
づき孔あけの位置、回転角度、および加工深さを設定し
て加工を行うものである。このために、二つの装置間で
被調整クランク軸１を移動させるための作業工数は大き
く、また測定と加工調整との間に誤差が生じやすいなど
の不都合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これを改良するため
に、発明者らは測定装置および調整装置を一つの保持台
に合体し、被調整クランク軸を一度保持台に設置した後
は、アンバランスの測定およびその調整加工を一連の作
業により行う装置を検討し、ひとまず実用に供すること
ができる装置を得た。しかしなお、処理速度が遅くサイ
クルタイムが長い、測定と調整との間の位置決め精度が
悪い、製品の機種変更に対応できない、孔あけ深さの加
工精度が悪いなどの欠点がある。

【０００５】発明者らはこれを改良する研究を行ったと
ころ、サイクルタイムが長くなる原因は測定用の演算装
置と調整用の加工制御装置とを一つのコンピュータで兼
用させているために、演算終了前に加工用スピンドルの
予備動作ができないことにあり、さらに精度を向上する
ためには、被調整クランク軸を測定時に回転させるモー
タおよび加工調整時に角度を制御するモータを共通化
し、しかもこのモータの回転軸とクランク軸とを直結す
ることが必要であること、製品の機種に柔軟に対応でき
ないのは演算装置と加工制御装置が共通化されていて、
従来からＮＣ加工装置で機種別の制御テーブルを用いて
機種変更に対応する技術が利用されていないからである
こと、その他がわかった。

【０００６】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、クランク軸のアンバランスの測定および調整を
一つの保持台の上で被調整クランク軸を移動させること
なく行うことができるとともに、その処理速度を向上
し、高い精度で調整加工を実行することができ、さらに
製品の機種変更にも柔軟に対応することができる装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被調整クラン
ク軸を回転自在に保持する保持台と、前記クランク軸を
回転させるモータと、前記クランク軸の回転位相角検出
手段と、前記クランク軸の回転に伴う偏心振動を検出す
るセンサと、このセンサの出力信号および前記回転位相
角検出手段の出力信号を取込み、偏心の角度および大き
さを演算する演算装置とを備えたクランク軸の自動調整
装置において、前記保持台に被調整クランク軸を保持し
たままでそのクランク軸に孔あけによる調整加工を実行
するスピンドル装置を備え、このスピンドル装置を制御
するＮＣ制御装置を前記演算装置とは別に設け、前記モ
ータはサーボモータであり、かつ前記ＮＣ制御装置によ
りその回転および停止角度を制御される構成であり、そ
のサーボモータの回転軸と被調整クランク軸とは直結さ
れる構造であり、前記ＮＣ制御装置は、前記演算装置か
ら偏心の角度および大きさの情報を含むデータを入力す
る手段と、このデータの入力直後に前記スピンドル装置
の軸方向加工位置および加工量を演算しそのスピンドル
装置を制御する手段とを含むことを特徴とする。

【０００８】前記ＮＣ制御装置は調整加工の終了後に、
前記モータを回転させるとともに終了通知を前記演算装
置に伝達する手段を含み、前記演算装置はこの終了通知
の入力後に前記出力信号を取込み再度偏心の角度および
大きさを演算する手段と、この大きさが許容値以下にな
ったときにＯＫを表示する手段とを含み、さらに、前記
ＮＣ制御装置には、被調整クランク軸の機種別の加工位
置テーブルが記憶設定され、操作により機種を選択設定
して制御パラメタを自動変更する手段を含み、前記スピ
ンドル装置には、刃先が被調整物に接触したことをスピ
ンドルの回転駆動電流の変化から検出し前記ＮＣ制御装
置に伝達する手段を含むことが望ましい。

【０００９】

【作用】保持台に保持された被調整クランク軸を回転さ
せ、その回転に伴う偏心振動を検出して偏心の角度およ
び大きさを演算する。この演算された偏心の角度および
大きさの情報を含むデータをＮＣ制御装置に入力し、こ
のＮＣ制御装置が軸方向の加工位置およびラジアル方向
の加工量を演算してスピンドル装置を制御する。スピン
ドル装置はその制御により被調整クランク軸を保持した
ままの状態で孔あけによる調整加工を行う。

【００１０】これにより、クランク軸のアンバランスの
測定および調整加工を一つの保持台の上で被調整クラン
ク軸を移動させることなく行うことができ、そのために
処理速度を向上させ、かつ高い精度で調整加工を行うこ
とができる。さらに、異なる機種に対しても柔軟に対応
することができ、生産性を向上させることができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の構成を示す図、図２は本発明
実施例における測定装置および調整装置の構成状態を示
す斜視図である。

【００１２】本発明実施例は、被調整クランク軸１を回
転自在に保持する保持台２と、被調整クランク軸１を回
転させるモータ３と、被調整クランク軸１の回転位相角
度を検出する回転位相角検出手段（エンコーダ）４と、
被調整クランク軸１の回転に伴う偏心振動を検出する偏
心振動検出センサ５と、この偏心振動検出センサ５の出
力信号および回転位相角検出手段４の出力信号を取込
み、偏心の角度および大きさを演算する演算装置６とを
備え、さらに、本発明の特徴として、保持台２に被調整
クランク軸１を保持したままで孔あけによる調整加工を
実行するスピンドル装置７を備え、このスピンドル装置
７を制御するＮＣ制御装置８を演算装置６とは別に設
け、モータ３はサーボモータであり、かつＮＣ制御装置
８によりサーボアンプ９を介してその回転および停止角
度を制御される構成であり、そのモータ３の回転軸と被
調整クランク軸１とは直結される構造であり、ＮＣ制御
装置８には、演算装置６から偏心の角度および大きさの
情報を含むデータを入力する手段と、このデータの入力
直後にスピンドル装置７の軸方向加工位置および加工量
を演算しスピンドル装置７を制御する手段と、調整加工
の終了後に、モータ３を回転させるとともに終了通知を
演算装置６に伝達する手段と、被調整クランク軸１の機
種別の加工位置テーブルが記憶設定され、操作により機
種を選択設定して制御パラメタを自動変更する手段とを
含むプログラム制御回路１０を備え、さらに、演算装置
６にはプログラム制御回路１０からの終了通知の入力後
に前記出力信号を取込み再度偏心の角度および大きさを
演算する手段と、この大きさが許容値以下になったとき
にＯＫを表示する手段とを含み、スピンドル装置７に
は、刃先が被調整物に接触したことをスピンドルの回転
駆動電流の変化から検出しＮＣ制御装置８に伝達する手
段を含む。

【００１３】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。図３は本発明実施例装置の動
作の流れを示す流れ図である。

【００１４】まず、ワークである被調整クランク軸１を
保持台２に取り付け、取り付けた被調整クランク軸１と
モータ３とを直結して回転を与え、その回転状態から回
転位相角検出手段４および偏心振動検出センサ５によ
り、回転位相角度および偏心振動を検出する。

【００１５】この回転位相角検出手段４および偏心振動
検出センサ５からの出力信号を演算装置６が取り込み、
偏心の角度および大きさを演算し、演算された値が所定
の許容値内にあるか否かを判断する。許容値内であれば
演算装置６のＣＲＴ上に良品である旨のＯＫ表示を行
う。このＯＫ表示された被調整クランク軸１は保持台２
から取り外され搬出される。

【００１６】許容値を超えた場合には、演算装置６は演
算した偏心の角度および大きさを示すデータを入出力イ
ンタフェースを介してＮＣ制御装置８のプログラム制御
回路１０に送出する。プログラム制御回路１０はそのデ
ータを入力し、その直後にスピンドル装置７の軸方向加
工位置およびその加工位置におけるラジアル方向の加工
量を演算する。このとき被調整クランク軸１の機種別の
加工位置は、あらかじめ機種別に設定され記憶されたテ
ーブルを参照して決定され、その機種に対応した制御パ
ラメタが自動的に変更設定される。

【００１７】プログラム制御回路１０は、設定された制
御パラメタに従って、保持台２に対し治具を制御する信
号を送出し、同時にサーボアンプ９を介してモータ３を
駆動制御するとともに、ＮＣ制御装置８によりスピンド
ル装置７のＸ軸方向およびＺ軸方向の移動制御を行う。

【００１８】この移動制御によりスピンドル装置７が図
４に示す角度割出しおよびＸ軸方向の長手割出しが行わ
れた被調整クランク軸１に対し調整のための切削を行
う。この加工動作は被調整クランク軸１が保持台２に保
持されたままの状態で演算された加工位置すべてが終了
するまで同様に繰り返される。

【００１９】すべての加工が終了すると、プログラム制
御回路１０はサーボアンプ９を介してモータ３を回転さ
せるとともに、演算装置６に対し調整加工の終了通知を
送出する。モータ３の回転に伴って調整加工後の被調整
クランク軸１が回転し、プログラム制御回路１０から終
了通知を受けた演算装置６は、再度回転位相角検出手段
４および偏心振動検出センサ５から回転位相角度および
偏心振動を取り込み、偏心の角度およびその大きさを演
算し、許容値以下であるか否かを判定する。

【００２０】判定の結果許容値以下であれば演算装置６
のＣＲＴ上にＯＫを表示して調整加工が終了したことを
作業者に通知し、許容値以下でなければ同様の調整加工
動作を繰返す。ＯＫ表示がなされた被調整クランク軸１
は作業者により保持台２から取り外され搬出される。

【００２１】図５（ａ）および（ｂ）は本発明装置およ
び従来装置による計測および調整工程のタイミングを示
すタイミングチャートである。

【００２２】さらに、角度割出しと長手割出しとが本発
明装置では図５（ａ）のＡおよびＡ′に示すように同時
に行われるために極めて短い時間で行われるのに対し、
従来例装置では同図（ｂ）のＢおよびＢ′に示すように
角度割出し後に長手割出しが行われるために多くの時間
を要することがわかる。

【００２３】また、本発明実施例装置によれば被調整ク
ランク軸１の測定および調整作業を移動することなく行
うことができるために、移動に要する作業時間も短縮さ
れる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ク
ランク軸のアンバランスの測定およびその調整加工を一
つの支持台上で被調整クランク軸を移動させることなく
行うことができ、それに伴って処理速度を向上させるこ
とができる。さらに、異なる機種に対しても柔軟に対応
することができることから生産性をより向上させること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示す図。

【図２】本発明実施例における測定装置および調整装置
の構成状態を示す斜視図。

【図３】本発明実施例の動作の流れを示す流れ図。

【図４】クランク軸バランス調整における角度割出しお
よび長手割出しを説明する斜視図。

【図５】（ａ）は本発明実施例における計測および調整
工程のタイミングを示すタイミングチャート、（ｂ）は
従来例における計測および調整工程のタイミングを示す
タイミングチャート。

【図６】従来例の構成を示す図。

【図７】従来例における測定装置および調整装置の構成
状態を示す斜視図。

【符号の説明】

１ 被調整クランク軸 ２ 保持台 ３ モータ ４ 回転位相角検出手段（エンコーダ） ５ 偏心振動検出センサ ６、６ａ 演算装置 ７ スピンドル装置 ８ ＮＣ制御装置 ９、９ａ サーボアンプ １０、１０ａ プログラム制御回路 １１ ラジアルボール盤 １２ バランスウェイト

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被調整クランク軸を回転自在に保持する
   保持台と、 前記クランク軸を回転させるモータと、 前記クランク軸の回転位相角検出手段と、 前記クランク軸の回転に伴う偏心振動を検出するセンサ
   と、 このセンサの出力信号および前記回転位相角検出手段の
   出力信号を取込み、偏心の角度および大きさを演算する
   演算装置とを備えたクランク軸の自動調整装置におい
   て、 前記保持台に被調整クランク軸を保持したままでそのク
   ランク軸に孔あけによる調整加工を実行するスピンドル
   装置を備え、 このスピンドル装置を制御するＮＣ制御装置を前記演算
   装置とは別に設け、 前記モータはサーボモータであり、かつ前記ＮＣ制御装
   置によりその回転および停止角度を制御される構成であ
   り、そのサーボモータの回転軸と被調整クランク軸とは
   直結される構造であり、 前記ＮＣ制御装置は、前記演算装置から偏心の角度およ
   び大きさの情報を含むデータを入力する手段と、このデ
   ータの入力直後に前記スピンドル装置の軸方向加工位置
   および加工量を演算しそのスピンドル装置を制御する手
   段とを含むことを特徴とするクランク軸の自動調整装
   置。
2. 【請求項２】 前記ＮＣ制御装置は調整加工の終了後
   に、前記モータを回転させるとともに終了通知を前記演
   算装置に伝達する手段を含み、前記演算装置はこの終了
   通知の入力後に前記出力信号を取込み再度偏心の角度お
   よび大きさを演算する手段と、この大きさが許容値以下
   になったときにＯＫを表示する手段とを含む請求項１記
   載のクランク軸の自動調整装置。
3. 【請求項３】 前記ＮＣ制御装置には、被調整クランク
   軸の機種別の加工位置テーブルが記憶設定され、操作に
   より機種を選択設定して制御パラメタを自動変更する手
   段を含む請求項１記載のクランク軸の自動調整装置。
4. 【請求項４】 前記スピンドル装置には、刃先が被調整
   物に接触したことをスピンドルの回転駆動電流の変化か
   ら検出し前記ＮＣ制御装置に伝達する手段を含む請求項
   １記載のクランク軸の自動調整装置。