JP3150757B2

JP3150757B2 - クランク軸のバランス調節においてクランクピンの位置の不正確度を考慮する方法およびその方法を応用した装置

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Publication number: JP3150757B2
Application number: JP13260092A
Authority: JP
Inventors: ハラルト゛・シェーンフェルト゛
Original assignee: カールシェンクアーゲー
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: EP0514726B1; DE59206688D1; DE4117051C2; JPH05142083A; ES2089284T3; EP0514726A1; DE4117051A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クランク軸のバラン
ス調節において、クランク軸のクランクピンに発生する
位置の不正確度を考慮する方法およびその方法を応用し
た装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】クラ
ンク軸のバランス調節に関しては、クランク軸に後で連
結棒が取り付けられて付加的な重量が追加され、ある部
分はクランク軸の周囲を同期して回る回転部となるの
で、その回転部が問題になる。クランク軸に関する最適
なバランス調節は、これらの付加的な重量配分をクラン
ク軸のバランス調節時において考慮することによって解
決することが可能である。

【０００３】これに関連する技術としては、クランクピ
ンにいわゆるマスタリングを挟み込む方法が知られてい
る。このマスタリングは、実際には後から取り付けられ
るクランク駆動部の補償を形成し、その作用はバランス
調節を考慮して用意される。バランス調節の過程におけ
るこの種の方法は、色々な段階のマスタリングを用意し
て取り付けなければならないので、非常に費用がかか
る。

【０００４】そこで他の方法としては、バランス測定機
の駆動スピンドルの間隔と角度位置に応じて、クランク
軸の内部でクランク駆動部の質量配分を行う方法も知ら
れている。この種の付加的なアンバランス質量は、ただ
非対称的に配列されたクランクピンの場合に必要なだけ
であって、対称的に配列されたクランクピンにおいて
は、その対称的な配列によって起こされるアンバランス
効果によって自ずから補償がされる。

【０００５】この種の補償されたクランク軸は、この後
に駆動される際に、アンバランス作用を起こすので、ク
ランクピンの幾何学的配置は仕上げ精度不良によってそ
の指示値から逸脱する。この種の位置の不正確度に対す
る考察は、たとえばヨーロッパ特許第０１７５８０３号
による方法が知られている。この方法によれば、１つの
ピンが関連ピンとしてしっかり挟み込まれて、測定器に
よって他のピンの座標が測定される。そこからそれぞれ
のピンの事実上の位置がコンピュータで確認され、バラ
ンス調節の過程で与えられた指示値とこれらの位置偏差
とのアンバランス作用が考慮される。

【０００６】この種の位置の不正確度を考慮する方法
は、今までアンバランス測定ステーションにおいても、
また、調節ステーションにおいても、企画されておら
ず、そこで動的なアンバランス測定が導入され、それに
よって回転領域の外に十分な空間が取れる測定試験器が
使われている。高感度の距離測定器においては、調節道
具のかなりの汚染が避けられないので、調節ステーショ
ンは位置の不正確度の測定指示用としてはあまり適して
いなかった。そのために、或る独立した機械ステーショ
ンの中でこの測定部分が採用されていた。

【０００７】この発明は、このような従来技術を背景に
してなされたもので、安価に実現可能なクランク軸のバ
ランス調節においてクランク軸のクランクピンに発生す
る位置の不正確度を考慮する方法およびその方法を応用
した装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
各軸受ジャーナルの範囲内の方向性光束（３５）が回転
軸（３６）を通過して受光装置に向かって送られ、か
つ、クランクピン（４０，１５）の１回転あたり少なく
とも１回は光束（３５）が中断され、かつ、測定された
角度値は基準角度位置に関する偏差を計算するための基
礎として確認され、それによって、クランクピンの実存
位置を確認し、それを基準値と比較することによってク
ランクピンのアンバランス作用としての偏差を算出し、
確認されたアンバランスとして加算するようにしたこと
を特徴とする、クランク軸のバランス調節においてクラ
ンクピンの位置の不正確度を考慮する方法。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載のク
ランク軸のバランス調節においてクランクピンの位置の
不正確度を考慮する方法において、クランクピン（４
０，１５）を通過して送られる光束（３５）が１回転あ
たり少なくとも２回中断され、明るい位相または暗くな
る位相が開始角度値および終了角度値によって検出さ
れ、かつ、それから平均クランクピン角度（４１）が確
定されることを特徴とする方法。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のクランク軸のバランス調節においてクランクピン
の位置の不正確度を考慮する方法において、クランクピ
ンの直径（４２）を考慮して確認された角度値からそれ
ぞれのクランクピン（４０，１５）の実存の回転半径
（３９）が確認され、かつ、その指示回転半径からの偏
差に従ってその偏差が角度的なアンバランス作用に加算
されることを特徴とする方法。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載のクランク軸のバランス調節において
クランクピンの位置の不正確度を考慮する方法におい
て、クランクピン（４０，１５）が光束（３５）を中断
することによる開始角度および終了角度が、アンバラン
ス測定、始動または制動の期間内において確定されるよ
うにしたことを特徴とする方法。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載のクランク軸のバランス調節において
クランクピンの位置の不正確度を考慮する方法におい
て、１つまたは多数の確定できるクランク軸の回転の期
間内に、クランクピン（４０，１５）による光束（３
５）の中断に伴う開始角度位置および終了角度位置が検
出され、かつ、それからそれぞれのクランクピン角度
（４４）および／またはそれぞれのクランクピン（４
０，１５）の中心の回転半径（３９）が確定され、記憶
され、かつ、それぞれのクランクピンについて記憶され
たそれぞれの値からクランクピン角度（４４）および／
またはクランクピンの中心の回転半径（３９）の平均値
が算出されることを特徴とする方法。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
のいずれかに記載のクランク軸のバランス調節において
クランクピンの位置の不正確度を考慮する方法におい
て、クランクピン角度（４４）の指示値および／または
クランクピンの中心の回転半径（３９）の指示値が、主
軸の測定過程の中間において確定され記憶されることを
特徴とする方法。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
のいずれかに記載の方法を応用した装置であって、クラ
ンク軸（１６）のそれぞれのクランクピン（４０，１
５）のアンバランス測定ステーション（１）において光
源（２）が用意され、その集束された光束（３５）は対
向して配置された受光装置（７）に送られ、それによっ
て光束（３５）がその時々のクランクピン（４０，１
５）の領域内でクランク軸の回転軸（３６）を切断する
ように配列されていることを特徴とする、クランク軸の
バランス調節においてクランクピンの位置的不正確度を
確定する装置。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項７記載のク
ランク軸のバランス調節においてクランクピンの位置的
不正確度を確定する装置において、アンバランス測定ス
テーション（１）におけるそれぞれの光源（２，３４）
およびそれらに附属させられた受光装置（７，４３）
は、ピンに属する領域内のそれぞれの光束（３５）の回
転軸（３６）を直角に横断するように、測定されるクラ
ンク軸（１６）に向かって平行に配列され、かつ調節さ
れていることを特徴とする装置。

【００１６】請求項９記載の発明は、請求項７または８
記載のクランク軸のバランス調節においてクランクピン
の位置的不正確度を確定する装置において、クランク軸
が駆動部（５）に連結され、信号を発生し、各位置のバ
ランス調節されるクランク軸の絶対角度位置に対応する
角度エンコーダ（４）が設備されていることを特徴とす
る装置。

【００１７】請求項１０記載の発明は、請求項７ないし
９のいずれかに記載のクランク軸のバランス調節におい
てクランクピンの位置的不正確度を確定する装置におい
て、少なくとも受光装置（７）および角度エンコーダ
（４）に接続され、それから計算回路（１０，１２，２
４，２６，２５）の援助によって各クランクピン（４
０，１５）のクランクピン角度および／またはクランク
ピンの中心の回転半径を算出し、これらの値を記憶され
た指示値と比較し、対応するアンバランス値との偏差を
逆に計算する評価装置（９）を備えることを特徴とする
装置。

【００１８】請求項１１記載の発明は、請求項７ないし
１０のいずれかに記載のクランク軸のバランス調節にお
いてクランクピンの位置的不正確度を確定する装置にお
いて、評価装置（９）がアンバランス測定回路（１１）
を含み、それはアンバランス測定ステーション（１）の
アンバランス測定信号を導くことができ、評価装置
（９）はまた加算回路（１９）を含み、測定されたアン
バランス量と位置的不正確度のアンバランス作用とを各
バランシング平面内の総アンバランス作用に対応させ、
アンバランス信号を発生するように結合させることを特
徴とする装置。

【００１９】

【作用】この発明によれば、バランス測定の過程または
その加速または制動の期間中におけるクランクピンの位
置の不正確度の測定が実施できる利点を有する。それゆ
えに、その位置の不正確度の調査のための別個の作業ス
テーションは不要である。そして、この測定手段は、集
束された光束を用いて非接触測定を行い、非常に迅速か
つ消耗部分のない測定を行うことができるので、マスプ
ロダクションにおけるクランク軸のバランスを調節する
のに有利である。

【００２０】さらに、単に測定目的物の近くに投光部と
受光部とを置くだけでよいので、測定目的物への任意の
距離、間隔の場所にそれら投光部および受光部を設置す
ることができる。この部分は、ごく小さい構造単位であ
るから、クランク軸の回転領域外の別々の場所に持って
くることができ、この種の測定装置はクランク軸にとつ
て更新可能、または追加的に後から準備することがで
き、かつ極めて容易に使用できるバランス調節ステーシ
ョンとすることができる。

【００２１】バランス調節されるクランク軸のクランク
ピンは、その直径が非常に精密に準備される。現在慣用
的に使用されている一回転の１万分の１まで近似するこ
とができる分解能力のある角度エンコーダによれば、そ
れぞれのクランクピンの位置は非常に高い精度で確認す
ることができる。そして、クランク軸の回転している期
間、この種の測定が行われ、１回転の間に２回の測定が
できるように準備される。すべてのアンバランス測定の
過程中にこのような測定が続行され、それぞれの測定結
果に応じて多くの資料が得られ、その平均値によって非
常に正確な最終結果が提供される。

【００２２】クランクピンの実存位置の確定のために、
特に光学的角度エンコーダが調整されて、その任意の基
準点が確定され、クランク軸の回転と同期する。それに
よって位置の不正確度を回転数に関係なく確認すること
が可能になる。それゆえ、位置の不正確度は、色々な種
類のクランク軸についても確かめることができ、色々な
回転数のアンバランスが測定され得る。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、クランク軸１６のクランクピン
１５の位置の不正確度を考慮した、この発明の一実施例
にかかる測定装置の略図的なブロック図である。図１に
示すように、アンバランス測定ステーション１およびそ
れに必要な評価装置９が配列されている。

【００２４】アンバランス測定ステーション１は、基本
的には、バランスを調節するクランク軸１６の軸受ピン
１７を載せるように使用される２つの軸受台１８からな
る。図１では、８シリンダの内燃機関のクランク軸１６
が配列されたバランス測定ステーション１が示されてい
る。軸受台１８の傍にはそれぞれ振動ピックアップ３が
固定されており、動的アンバランスの測定に使用され
る。クランク軸１６には駆動装置５が接続され、アンバ
ランス測定回転数で回転される。アンバランス測定ステ
ーション１の駆動系統の内には角度エンコーダ４が配置
されており、それによって角度的に位置づけされた構造
部分はバランスを調節するクランク軸１６と同期して回
転する。この構造部分は、たとえば目盛円板であって、
センサ６が固定された点に関連した位置を決定し得るよ
うに目盛円板を走査する仕組みになっている。

【００２５】アンバランス測定ステーション１は、クラ
ンク軸１６の軸方向に平行に、４つの光源２を含んでお
り、それは強く集束された光束を発生して、クランクピ
ン１５が横切る領域内においてクランク軸１６の回転軸
に直角に配列させられる。このような光源としては、た
とえばレーザ光発生器を用いることができる。これらの
光源２には、それぞれ、受光装置７が対向して配置され
ており、光源２から照射される光束は受光装置７に入射
される。各測定されるクランクピン１５のために、それ
ぞれ、光源２および対向して配列された受光装置７が用
意されている。

【００２６】アンバランス測定ステーション１では、異
なる数のクランクピンを有するクランク軸のアンバラン
スが測定されるから、測定されるクランク軸が、図１に
示すような８シリンダの内燃機関のクランク軸１６でな
い場合には、必要に応じて、光源２および受光装置７の
対を増減することができる。また、測定するクランク軸
１６は、長いものもあれば短いものもあり、クランクピ
ン１５の位置も異なるから、光源２および受光装置７
は、クランク軸１７に対して軸方向に変位可能にされて
いる。そして、光源２および受光装置７の配列位置は、
測定するクランクピンに合わせて調整される。

【００２７】アンバランス測定ステーション１は、その
アンバランス測定部分も、また、その幾何学的測定部分
も、同様に電子的評価装置９に電気配線で接続されてい
る。評価装置９は、一般的なアンバランス測定回路１１
を含んでおり、振動ピックアップ３のアンバランス測定
信号が電子スイッチング装置８に導かれる。同時にアン
バランス測定回路１１には、同様の種類の電子スイッチ
ング装置を介して、アンバランス測定ステーション１の
基準信号エンコーダが連結されている。アンバランス測
定回路１１は、振動ピックアップ３および基準信号エン
コーダの信号から、それぞれの軸受の平面内におけるア
ンバランスの大きさと位置とを公知の方式で算出する。

【００２８】角度エンコーダ４としては、たとえばいわ
ゆるグレイコードエンコーダが利用される。このグレイ
コードエンコーダは、１回転ごとに２¹³ステップの分解
能を有する。このような角度エンコーダ４は、集中配列
コード目盛に基づいた目盛円板を有し、光学的に走査さ
れる。それによって目盛円板の位置は、その上面に備え
られた８１９２標識によって約２．７分の角度精度で決
定される。そして目盛円板の角度位置、というよりはむ
しろ基準点に関連したそれぞれのクランク軸部分がそれ
ぞれの時間において得られる。

【００２９】角度エンコーダ４は、角度計算回路１０お
よび半径計算回路１２に連結されている。また、角度計
算回路１０および半径計算回路２の入力端へは、４個の
受光装置７からの出力が与えられるようにされている。
各受光装置７からの出力は、クランク軸１６の１回転ご
とにクランクピン１５により光路が中断されることに対
応して、２つのインパルス位相を供給する出力信号とな
っている。クランク軸１６の１回転について各クランク
ピン１５ごとに、光路中断の開始時に２つの角度が、ま
た光路中断の終了時に２つの角度が測定可能である。す
なわち、明るい位相の開始（α_OA ,α_UA）および終了
（α_OE ,α_UE）において与えられる。

【００３０】ここで、角度は常に或る決められた基準点
に関係づけられなければならず、光路および基準点と回
転中心とを結ぶ仮想線によって与えられる角度である、
一定の機械的に関連した転移角δとして生成することが
できる。これらの転移角δは機械的定数であり、同様に
移動可能であり、かつ、固定的に提供可能なものと仮定
することができる。この実施例によれば、転移角δは調
節装置の援助によって、予め定めることができ、角度計
算回路１０または角度比較回路２４によって導き出され
る。

【００３１】受光装置７および角度エンコーダ４からの
信号によって２つの定められた角度領域が与えられ、そ
こでクランクピン１５を通過する光束はクランク軸１７
の回転に伴って中断される。この角度領域は開始点から
終了点まで基準点に関連して決めることができる。この
時点は、４つの角度値αによって確定される。この４つ
の角度値αは、２つの角度領域を同時に確定し、このう
ちではクランクピン１５は光束を中断せず、かつ明るい
位相として表示される。クランクピン１５が光束の上部
に位置する明るい位相は、角度α_OAで開始され、明るい
位相が終了する角度はα_OEで表示される。角度に対して
クランクピン１５が光路の下方に位置するときは、明る
い位相が表示され、角度α_UAで開始されて角度α_UEで終
了する。そこから角度計算回路１０は、次式によってそ
の時々の平均クランクピン角度を角度エンコーダ４の基
準点に関連して算出する。

【００３２】 φ＝（ α_OA ＋ α_OE ）／２−δ＋９０° 平均クランクピン角度は回転中心を通る前述の関連線お
よびクランクピン１５の中心を通りかつ回転中心を通る
仮想線とによって与えられる。このようにしてそれぞれ
のクランク軸１６の１回転ごとにクランクピン１５は光
路を２回中断し、２つの異なる角度領域を存在させ、そ
れらの開始および終了ごとに平均クランクピン角度を決
定することができる。角度計算回路１０はそのために２
つのクランクピン角度の決定ごとに正確度を上昇させ、
それから平均値を算出する。正確度をそれ以上に向上さ
せるためには、これらのクランクピン角度はより多数の
回転に基づいて求められ、蓄積され、それから極めて正
確な平均値が算出されることによりなされる。

【００３３】角度計算回路１０は、それぞれのクランク
ピン１５について平均クランクピン角度φを確認し、か
つ同時に角度計算回路１０の出力をそれに応じた信号と
して確認する。この４つのクランクピン角度は角度比較
装置２４へ導かれ、予め記憶されている角度値と比較さ
れ、その度ごとにその値が算出される。予め記憶されて
いる角度値は、同様に、前述の方式で確認され、主軸の
援助によって各回のクランクピン角度の指示値が算出さ
れる。各回の指示値の記憶のために、調整装置２２は記
憶スイッチ２１を含んでおり、同様に、角度比較回路２
４にも、半径比較回路２６にも接続されていて、記憶イ
ンパルスが発生されるとそれによって各回の連続してい
る測定結果が記憶されるようにされている。

【００３４】毎回のクランクピン角度の角度比較回路２
４から出力される差の値は、アンバランス計算回路２５
に導かれ、補償値の援助によって算定される。アンバラ
ンス計算回路２５は、調節装置の調節成分によってもた
らされるクランクピン１５の付加量も仮託する。それか
ら、アンバランス計算回路２５は、或る角度補償値を算
出して、主軸上の偏差に一致させる。

【００３５】角度計算に平衡して、評価装置９の中で回
転軸に対する各回のクランクピン１５の中心点の回転半
径が半径計算回路１２によって計算され、確認される。
すなわち、回転軸に対するクランクピン１５の距離の正
確度もまたクランク駆動によって供給される回転クラン
ク軸１６のアンバランスに影響を及ぼすからである。そ
のために、半径計算回路１２には受光装置７の信号が与
えられている。また、半径計算回路１２は、角度エンコ
ーダ４の出力端に連結されており、開始角度（α_OA ,α
_UA）および終了角度（α_OE,α_UE）の絶対値が供給され
る。半径計算回路１２は、クランクピン１５の直径の調
節装置２２内の直径制御ユニット２０によって追加的に
仮託される。これで作業されるクランクピン１５に対す
るクランク軸１６のバランス調節は準備が終えられる。
このように求められた値は、極めて正確である。クラン
クピン１５の直径Ｄおよび明るい位相の最小の角度量か
ら、半径計算回路は次の計算式によって、回転軸からク
ランクピン１５の中心までの各回の半径を算出する。

【００３６】

【数１】

【００３７】正確度を改良するために、再度、１回転あ
たり２回ずつ引き渡される光路中断ごとの平均半径値が
確認される。平均値の算出を通じて上方から下方へ、お
よび下方から上方への光路の中断によって両方から確か
められた測定値は、同時に回転軸に対する光路の高度に
よる不正確度の調整が達成される。同様にさらに正確度
を高めるために、半径計算回路１２は測定された回転に
よって完全に決定された数が確認される間に、確認され
た半径の平均値を完成させる。

【００３８】すなわち、半径計算回路１２の出力端にお
ける４個のそれぞれの半径値の結果は、各クランクピン
１５の中心から回転軸心までの実在半径を指示する。そ
の際に、これらの値を予め導かれた測定過程によって主
軸を用いて確認された、いわゆる指示値を表現する。こ
の指示値は半径比較回路２６の記憶器内の記憶開閉器Ｓ
の記憶インパルスによって読取り記憶される。半径比較
回路２６は、それに続いて、指示値と実存値との比較を
行い、かつ確認された半径と基準の半径との偏差に応じ
る４個の出力信号を形成する。この出力信号はアンバラ
ンス計算回路２５に導かれ、用意されたクランク駆動時
における仮託すべき付加量の援助によって補償値を形成
し、半径方向の偏差によるアンバランス作用に対応す
る。角度比較回路２４および半径比較回路２６の位置偏
差からアンバランス計算回路２５はアンバランス値を確
かめて、クランクピン１５全体の位置偏差のアンバラン
ス作用に対応する。これらの値は、加算回路１３の角度
および総額値として導かれ、同様に軸受平面内のアンバ
ランス値は指令となり、公知の方法でアンバランス測定
回路１１において確かめられる。それゆえ、加算回路１
３は、全アンバランス値の合計によるピンの位置偏差に
基づき、釣り合わせ平面およびアンバランス作用からの
アンバランス値を形成する。加算回路１３の出力端の信
号は表示装置１４に導かれ、毎回のアンバランス結果が
各軸受平面について表示される。この結果をアンバラン
ス調節装置に導くことができ、それから決定された釣り
合わせ平面に対するアンバランス調節を確認するように
調節する。

【００３９】図２は、角度エンコーダ４の略図的な表示
によるクランク軸１６の回転角度位置の略図的な観察図
である。円を形成する円板は８１９２ステップの分解能
を有するいわゆるグレイコードエンコーダのために考え
られた目盛円板３１である。そこでこの目盛円板３１
は、アンバランス測定ステーション１の駆動部５と連結
され、クランク軸１６と同期して回転させられる。この
目盛円板３１は、駆動期間中は光学的センサによって走
査され、この走査信号は電気信号に変換され、評価装置
９内の角度および半径計算回路１０，１２に導かれる。
図２において表示されているゼロマークは機械的に関連
された基準点３０に置かれ、それに測定される開始角度
（α_OA ,α_UA）および終了角度（α_OE ,α_UE）が関連さ
せられる。目盛円板３１はクランク軸１６の回転軸３６
と一直線上に並ぶように配列される。回転軸３６に向か
って水平にレーザ光源３４が配置され、それは回転軸３
６を通って、対向して配列された受光装置４３へ送られ
る。クランク軸１６は軸受ピン３３および任意の直径４
２を持ったクランクピン４０によって略図的に表示され
てる。軸受ピン３３は２つの軸受ローラ３７によって支
持され、クランクピン４０が目盛円板３１と同期する期
間中は回転軸心３６の周囲を回転する。提示されるクラ
ンクピン４０は任意のクランクピン４０を問題にしてお
り、或る決められた角度φを角度エンコーダ４の関連シ
ステムに対して提示する。それぞれのクランクピン４０
について角度計算回路１０のうちでクランクピン角度φ
４４を算出することができ、確かめられた光路中断に基
づいて開始角度（α_OA，α_UA）および終了角度（α_OE，
α_UE）が与えられる。それによって開始角度値および終
了角度値が機械固有の基準点３０に関連づけられ、光束
３５に対する観念上の座標システムにおける一定角度δ
３８が設定される。算出されたクランクピン角度δ４４
は機械の固有の基準点３０に関連させてはならないもの
であり、単にそれらと記憶された指示値角度との偏差を
意味するだけのものであり、それからアンバランス角度
が算出可能となる。

【００４０】図３に示されているように、この実施例に
よれば瞬時位置の記録を含むものであり、それによれば
ゼロマークに対する任意の選出された角度において表現
されたクランクピン４０の瞬時位置が見出される。与え
られた回転方向３２によって回転軸３６から決められた
回転半径ｒ３９の距離にあるクランクピン４０の中心点
は公転し、それによって光束３５が決められた時間で或
る回転時間につき２回中断される。それによって、図３
に示されるように受光装置４３にインパルス列が発生す
る。そのクランクピン４０が水平な光路３５の上側を運
動し終わった後で明るい領域は終了し、それによって角
度α_OEは再び開始し、目盛円板３１と連絡をつける。こ
の角度は図示されているゼロマーク３０に従って得られ
る。さらに、目盛円板３１の上に角度α_UAが指示され、
受光装置４３が光束３５を再び迎え入れるまで、クラン
クピン４０は光束の下側にある。角度の指示α_OAおよび
α _UEに応じて、すなわち回転するクランクピン４０が下
方の明るい位置を去る。このようなそれぞれのクランク
ピン４０に関する角度の検出は共通の基準点３０に関連
して別々に行われて、角度計算回路１０の援助によっ
て、４個のクランクピン角度３３もその回転半径３９も
確認することができる。このようにして、或るクランク
ピン４０の角度δ４４が角度エンコーダ４の関係システ
ムに表示される。これらの値はクランクピン直径４２が
わかっているので前述の数式〔数１〕によって算出する
ことができる。

【００４１】図２に示したのは、８シリンダの内燃機関
のクランク軸の略図である。この種の測定装置は、他の
クランク軸の形式に対しても変化させて使用することが
できる。前述の調節装置２２にまず第１に応用するため
に、クランクピン直径４２についても、またクランク駆
動時の付加量についても調節することができる。それぞ
れのクランクピン角度４４およびそれぞれのクランクピ
ン４０の中心の回転半径３９を算定するために単に基準
点３０に従って明るい位相の開始角度α _OAおよび終了角
度α_OEの測定が必要なだけである。また、正確度の観点
から、１回転の期間中の２回の明るい位相を活用して、
それによって回転軸３６の横断点に関して光束３５の方
向づけにおける万一の過失が補正されるようにしておく
と好都合である。この種の補正は、両方の評価結果の平
均値を算出することによって行われる。

【００４２】この種の位置偏差の測定装置の正確度にと
って決定的なものは、強力に集束された光束であり、そ
の光束直径が小さいことである。このような直径の小さ
な光束は、公知のレーザ光出力装置によって達成され
る。クランクピンの位置偏差によるアンバランス作用
は、当然、クランクピンの角度量に関連した偏差によっ
て決定されるので、多くの領域内において角度偏差に基
づいてアンバランス作用を考慮して準備することによっ
て調節することができる。

【００４３】評価装置９の表示はアナログ技術によって
も、ディジタル技術によっても、実施できる。その他、
この発明は、特許請求の範囲に記載の範囲内において種
々の変更が可能である。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、クランク軸のバラン
ス調節において、クランク軸のクランクピンに発生する
位置の不正確度を正しく考慮することができ、また、考
慮された不正確度を是正したバランス調節が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】８シリンダの内燃機関のクランクピンの位置の
不正確度を確認するための測定装置の略図的なブロック
図である。

【図２】任意のクランクピンの回転角度位置における略
図的な考察図である。

【図３】或る受光素子のインパルス図である。

【符号の説明】

１アンバランス測定ステーション２光源３振動ピックアップ４角度エンコーダ５駆動装置６センサ７受光装置９評価装置１０角度計算回路１１アンバランス測定回路１２半径計算回路１５，４０クランクピン１６クランク軸１７軸受ピン１８軸受台２２調節装置２４角度比較回路２５アンバランス計算回路２６半径比較回路３４レーザ光源３６回転軸４３受光装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 1/24 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各軸受ジャーナルの範囲内の方向性光束
（３５）が回転軸（３６）を通過して受光装置に向かっ
て送られ、かつ、クランクピン（４０，１５）の１回転
あたり少なくとも１回は光束（３５）が中断され、か
つ、測定された角度値は基準角度位置に関する偏差を計
算するための基礎として確認され、それによって、クラ
ンクピンの実存位置を確認し、それを基準値と比較する
ことによってクランクピンのアンバランス作用としての
偏差を算出し、確認されたアンバランスとして加算する
ようにしたことを特徴とする、クランク軸のバランス調
節においてクランクピンの位置の不正確度を考慮する方
法。
【請求項２】請求項１記載のクランク軸のバランス調節
においてクランクピンの位置の不正確度を考慮する方法
において、クランクピン（４０，１５）を通過して送られる光束
（３５）が１回転あたり少なくとも２回中断され、明る
い位相または暗くなる位相が開始角度値および終了角度
値によって検出され、かつ、それから平均クランクピン
角度（４１）が確定されることを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１または２記載のクランク軸のバラ
ンス調節においてクランクピンの位置の不正確度を考慮
する方法において、クランクピンの直径（４２）を考慮して確認された角度
値からそれぞれのクランクピン（４０，１５）の実存の
回転半径（３９）が確認され、かつ、その指示回転半径
からの偏差に従ってその偏差が角度的なアンバランス作
用に加算されることを特徴とする方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載のクラ
ンク軸のバランス調節においてクランクピンの位置の不
正確度を考慮する方法において、クランクピン（４０，１５）が光束（３５）を中断する
ことによる開始角度および終了角度が、アンバランス測
定、始動または制動の期間内において確定されるように
したことを特徴とする方法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載のクラ
ンク軸のバランス調節においてクランクピンの位置の不
正確度を考慮する方法において、１つまたは多数の確定できるクランク軸の回転の期間内
に、クランクピン（４０，１５）による光束（３５）の
中断に伴う開始角度位置および終了角度位置が検出さ
れ、かつ、それからそれぞれのクランクピン角度（４
４）および／またはそれぞれのクランクピン（４０，１
５）の中心の回転半径（３９）が確定され、記憶され、
かつ、それぞれのクランクピンについて記憶されたそれ
ぞれの値からクランクピン角度（４４）および／または
クランクピンの中心の回転半径（３９）の平均値が算出
されることを特徴とする方法。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載のクラ
ンク軸のバランス調節においてクランクピンの位置の不
正確度を考慮する方法において、クランクピン角度（４４）の指示値および／またはクラ
ンクピンの中心の回転半径（３９）の指示値が、主軸の
測定過程の中間において確定され記憶されることを特徴
とする方法。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の方法
を応用した装置であって、クランク軸（１６）のそれぞれのクランクピン（４０，
１５）のアンバランス測定ステーション（１）において
光源（２）が用意され、その集束された光束（３５）は
対向して配置された受光装置（７）に送られ、それによ
って光束（３５）がその時々のクランクピン（４０，１
５）の領域内でクランク軸の回転軸（３６）を切断する
ように配列されていることを特徴とする、クランク軸の
バランス調節においてクランクピンの位置的不正確度を
確定する装置。
【請求項８】請求項７記載のクランク軸のバランス調節
においてクランクピンの位置的不正確度を確定する装置
において、アンバランス測定ステーション（１）におけるそれぞれ
の光源（２，３４）およびそれらに附属させられた受光
装置（７，４３）は、ピンに属する領域内のそれぞれの
光束（３５）の回転軸（３６）を直角に横断するよう
に、測定されるクランク軸（１６）に向かって平行に配
列され、かつ調節されていることを特徴とする装置。
【請求項９】請求項７または８記載のクランク軸のバラ
ンス調節においてクランクピンの位置的不正確度を確定
する装置において、クランク軸が駆動部（５）に連結され、信号を発生し、
各位置のバランス調節されるクランク軸の絶対角度位置
に対応する角度エンコーダ（４）が設備されていること
を特徴とする装置。
【請求項１０】請求項７ないし９のいずれかに記載のク
ランク軸のバランス調節においてクランクピンの位置的
不正確度を確定する装置において、少なくとも受光装置（７）および角度エンコーダ（４）
に接続され、それから計算回路（１０，１２，２４，２
６，２５）の援助によって各クランクピン（４０，１
５）のクランクピン角度および／またはクランクピンの
中心の回転半径を算出し、これらの値を記憶された指示
値と比較し、対応するアンバランス値との偏差を逆に計
算する評価装置（９）を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１】請求項７ないし１０のいずれかに記載の
クランク軸のバランス調節においてクランクピンの位置
的不正確度を確定する装置において、評価装置（９）がアンバランス測定回路（１１）を含
み、それはアンバランス測定ステーション（１）のアン
バランス測定信号を導くことができ、評価装置（９）はまた加算回路（１９）を含み、測定さ
れたアンバランス量と位置的不正確度のアンバランス作
用とを各バランシング平面内の総アンバランス作用に対
応させ、アンバランス信号を発生するように結合させる
ことを特徴とする装置。