JP3432429B2 - 回転体の質量心出し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車エン
ジン用のクランクシャフトなどの回転体に、加工基準と
なる心出し用のセンタ穴を形成するための、回転体の質
量心出し装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジン用のクランクシャフト
は、鋳造あるいは鍛造にて一体形成したものをまず心出
ししたのち、かかる心出しによって形成されたセンタ穴
を加工基準として用いて、その所定の位置に旋削、穴あ
けなどの必要な加工を施すとともに、最終的に全体の不
釣合いを修正して製造される。

【０００３】このうち心出しの工程は通常、例えば特開
昭６４―４３４号公報に開示された質量心出し機を用い
て行われる。かかる質量心出し機は、上記公報の第１図
および第２図に見るように、ばね３によって基台１上に
支持された振動枠２上に、(a) クランクシャフト１０の
軸の両端をそれぞれ把持、固定するとともに、把持した
軸の把持位置を、軸線と直交する方向へ微調整する機能
を有する一対の、同期回転可能な回転体把持円盤６、７
と、(b) この回転体把持円盤６、７とそれぞれ同軸上に
設けられた、心出し用のセンタ穴を形成するためのドリ
ルを有する加工手段１３、１４と、を配置し、また基台
１上に、振動枠２の振動を計測するための振動検出器１
５を配置したものである。

【０００４】上記の質量心出し機を用いて心出しを行う
には、まず上記のようにクランクシャフト１０の軸の両
端を、それぞれ回転体把持円盤６、７によって把持、固
定し、次いで一対の回転体把持円盤６、７を同期回転さ
せる。そうすると、クランクシャフト１０の回転軸が慣
性主軸とずれているために生じる不釣合いが原因となっ
て振動が発生するので、この振動を振動検出器１５で計
測しながら、慣性主軸が回転軸に近づくことによって不
釣合い、即ち振動がある一定値以下になるまで、上記の
ように軸の把持位置を、軸線と直交する方向へ微調整す
る。

【０００５】そしてこの微調整により、クランクシャフ
ト１０の回転軸が慣性主軸と一致するか、または慣性主
軸の近傍の、その後の工程での不釣合いの修正に好都合
な位置まで移動した時点で回転を停止し、引続いて同じ
質量心出し機上で、上記回転軸と同軸に配置された加工
手段１３、１４を用いて、上記回転軸上に、即ち慣性中
心、または慣性中心の近傍の、不釣合いの修正に好都合
な位置にセンタ穴加工を行うと心出しの工程が完了す
る。

【０００６】なお上記のように慣性中心の近傍の、不釣
合いの修正に好都合な位置にセンタ穴加工を行うのは、
クランクシャフトの心出しでは普通に行われる方法であ
る。なぜならクランクシャフトの最終的な不釣合いの修
正は、主にカウンタウエイトに対して穴あけ加工するこ
とで行われるが、カウンタウエイトにあまり多くの穴を
形成するのは、コンロッドとの釣合い上、つまりカウン
タウエイトの、クランクシャフトに対して作用する慣性
の力を補償する機能を一定にする上で好ましくないし、
またクランクシャフトの回転特性を考慮すると、穴あけ
加工するのは、クランクシャフトの両端に位置するクラ
ンクピンのカウンタウエイトに限定するのが好ましく、
これらの条件によって、不釣合いを修正できる範囲が制
限されるからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来は、上記のように
心出しのための計測とセンタ穴加工とを、同じ質量心出
し機上で直列的に行っていたため、一台の質量心出し機
を用いて、単位時間あたりに処理できるクランクシャフ
トの本数が少なく、このことがクランクシャフトの生産
性を向上させる妨げとなっていた。

【０００８】また従来の質量心出し機は、上記のように
計測機と加工機とを兼ねており、心出しのための計測精
度を優先させるためには、加工機としての機能を最小限
に留める必要があって、回転体把持円盤上に設けられ
る、クランクシャフトの軸を把持する機構の剛性や把持
のトルク、あるいは質量心出し機に組込める加工手段の
寸法などが制限されるために、センタ穴加工以外の加工
ができないという問題もあった。そしてこのことが、ク
ランクシャフト製造の工程を増加させて、生産性の向上
を妨げるもう一つの原因となっていた。

【０００９】しかも、それでもなお回転体把持円盤上に
は、センタ穴加工のために、前記のようにクランクシャ
フトの把持位置を、その軸線と直交する方向に微調整す
るための機構が搭載されるために、その重量が重くなる
分、心出しのための計測精度が低下するという問題もあ
った。 またさらに、上記回転体把持円盤と同軸に、セ
ンタ穴加工のための機構を配置する必要があるなど、多
種の様々な機構が集中するために、質量心出し機の、と
くに振動枠上の重量が大きくなって、やはり心出しのた
めの計測精度が低下するという問題がある他、その保
守、点検が容易でなく、保全性が悪いという問題もあっ
た。

【００１０】本発明の目的は、上記のような種々の問題
を解決して、クランクシャフトなどの回転体の生産性を
向上させるとともに、これまでよりも心出しのための計
測精度を向上させることもでき、しかも保守、点検が容
易で保全性にもすぐれた、新規な回転体の質量心出し装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の質量心出し装置は、(1) 心出しする回転体
を、ばねによって基台上に支持された振動枠上で回転す
る回転体把持円盤によって、一定の把持角度で把持、固
体した状態で、回転体把持円盤ごと回転させて、その際
に発生する振動を計測して、回転体の、回転軸と慣性主
軸とのずれの状態を求める計測ステーションと、(2) 上
記計測ステーションによる計測が完了した回転体の把持
位置を、その軸線と直交する方向に、計測ステーション
での計測結果に基づいて微調整しつつ、当該回転体を、
回転体把持円盤と同じ把持角度で把持、固定する機能を
有する固定手段によって把持、固定した状態で、回転体
の端面の、上記計測ステーションによる計測結果から求
めた慣性中心、またはその近傍の所定の位置に、加工基
準となる心出し用のセンタ穴を形成する加工ステーショ
ンと、(3) 上記両ステーションの動作を制御するととも
に、計測ステーションでの計測結果に基づいて、加工ス
テーションの固定手段における回転体の把持位置を、軸
線と直交する方向に微調整させる機能を有する制御手段
と、を備えることを特徴とするものである。

【００１２】かかる本発明の質量心出し装置によれば、
心出しのための計測とセンタ穴加工とを、それぞれ別々
の回転体に対して、別のステーションにおいてほぼ同時
に、並列的に行うことができるので、一台の質量心出し
装置を用いて、単位時間あたりに処理できる回転体の本
数をこれまでよりも増加させることができる。また、加
工ステーションは加工専用であって、回転体を把持、固
定するための固定手段は、従来のように回転体把持円盤
上に設けられるのでなく、例えば固定された基台上に直
接に設置されるために、その剛性や把持のトルクを、セ
ンタ穴加工だけでなくその他の加工も可能な程度まで増
強することができる。

【００１３】しかも加工ステーションには、回転体把持
円盤やその回転機構、あるいは振動枠やばねなどの、計
測のための機構がない分、その他の加工をするための手
段を配置するスペースが十分に存在する。よって本発明
の質量心出し装置によれば、センタ穴加工だけでなくそ
の他の加工も、加工ステーション上で、センタ穴加工と
同時に、あるいはその前後の任意の時点で連続的に行う
ことができて、回転体製造のための工程を増加させるお
それがないので、前記のように単位時間あたりに処理で
きる回転体の本数を増加できることと相まって、回転体
の生産性を飛躍的に向上することが可能となる。

【００１４】また計測ステーションは計測専用であっ
て、その回転体把持円盤は、従来のように回転体の把持
位置を、軸線と直交する方向に微調整する機構がない分
だけ軽量化されており、センタ穴加工のための加工手段
などを必要としないために振動枠上の重量が小さくなる
ことと相まって、心出しのための計測精度がこれまでよ
りも向上する。

【００１５】しかも、従来のように一台の質量心出し機
上に全ての機構が集中するのでなく、各ステーションご
とに必要な機構が分散配置されるために、各機構の保
守、点検が容易となって保全性も向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の質量心出し装置
を、その実施の形態の一例を示す図面を参照しつつ説明
する。この例の質量心出し装置は回転体としてのクラン
クシャフトＣｓの心出しを行うためのものであって、図
１に見るように、クランクシャフトＣｓの、回転軸と慣
性主軸とのずれの状態を計測する計測ステーション１
と、当該計測ステーション１による計測結果から求めた
クランクシャフトＣｓの慣性中心、またはその近傍の所
定の位置に、加工基準となる心出し用のセンタ穴を形成
する加工ステーション２と、この両ステーション１、２
間に配置されて、クランクシャフトＣｓの被加工部分の
うち、この例では両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の外径を測定
する外径測定ステーション３と、クランクシャフトＣｓ
を、その姿勢をほぼ一定に維持しつつ、未加工のクラン
クシャフトＣｓの供給部４から各ステーション１〜３を
経由して加工済みのクランクシャフトＣｓの取出し部５
まで搬送する搬送手段６と、そして上記各部の動作を制
御する制御手段７とを備えている。

【００１７】上記各部のうち計測ステーション１は、図
２および図３に示すように基台１１と、この基台１１上
に複数のばね１２…によって支持された振動枠１３と、
この振動枠１３上に配置された、クランクシャフトＣｓ
の両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２をそれぞれ把持して、当該ク
ランクシャフトＣｓを、一定の把持角度で固定した状態
で同期回転する一対の回転体把持円盤１４、１４と、こ
の一対の回転体把持円盤１４、１４の同期回転によって
発生する振動枠１３の振動を計測するための振動検出器
１５とを備えている。

【００１８】なおこれらの図において符号１６ａは、上
記一対の回転体把持円盤１４、１４を同期回転させるた
めのモータであって、このモータ１６ａの回転が、ベル
ト１６ｂ、振動枠１３内に配置されたシャフト１６ｃ、
およびベルト１６ｄ、１６ｄを介して回転体把持円盤１
４、１４に伝えられて、当該両回転体把持円盤１４、１
４が同期回転される。なおモータ１６ａは、図では基台
１１に取付けられているが、振動枠１３上に取付けても
よい。モータ１６ａを振動枠１３上に取付けると、基台
１１と振動枠１３とに跨るベルト１６ｂを省略できるの
で、計測の精度が更に向上する。

【００１９】上記回転体把持円盤１４、１４はそれぞ
れ、振動枠１３上を、把持するクランクシャフトＣｓの
回転軸ＣｓＸと平行方向に摺動自在とされた一対の駆動
ヘッド１７、１７上に、回転自在に支持されている。そ
して、振動枠１３と駆動ヘッド１７との間に取付けられ
たネジ１７ａを回転させて、両駆動ヘッド１７、１７の
間隔を調整することで、一対の回転体把持円盤１４、１
４の間隔が、計測するクランクシャフトＣｓのサイズに
あわせて調整可能とされている。

【００２０】また、それぞれの回転体把持円盤１４の、
互いに対向する面には、軸端部Ｃｓ１側を示す図３に見
るように、当該回転体把持円盤１４が停止位置（図３の
位置）にあるときに、軸端部Ｃｓ１を下方から支持する
一対のワーク受１４ａ、１４ａと、この両ワーク受１４
ａ、１４ａに対して、軸端部Ｃｓ１を挟んでその上方に
配置されて、図中実線および一点鎖線で示すように互い
に回動開閉自在とされ、実線で示す閉状態においてワー
ク受１４ａ、１４ａとの間で軸端部Ｃｓ１を把持して固
定するための、一対のクランプアーム１４ｂ、１４ｂと
が設けられている。そして上記両ワーク受１４ａ、１４
ａの、軸端部Ｃｓ１に対する２面の当接面がともに、当
該軸端部Ｃｓ１を把持してクランクシャフトＣｓを固定
する際の、位置の基準となる基準面に設定されている。
軸端部Ｃｓ２側についても同様である。

【００２１】なお、上記のようにクランプアーム１４
ｂ、１４ｂを回動開閉させる機構は、図示していない
が、例えば回転体把持円盤１４内に組込んでもよいし、
あるいは駆動ヘッド１７内や振動枠１３上に組込んで、
カムなどの伝達機構を介してクランプアーム１４ｂ、１
４ｂを回動開閉させるようにしてもよい。また、一対の
回転体把持円盤１４、１４間の、クランクシャフトＣｓ
の上方には、図２中に黒矢印で示すように上下動可能
で、かつ図４(a)に白矢印で示す方向に左右同期して移
動して、第１クランクピンＣｓ３を左右から挟むこと
で、クランクシャフトＣｓの、回転体把持円盤１４、１
４に対する把持角度を一定値に規定するための、具体的
には図４(b)に示すように第１クランクピンＣｓ３が、
軸端部Ｃｓ１（および軸端部Ｃｓ２）の直上に位置する
ように規定するための、一対のクランプ部材１９、１９
が配置されている。

【００２２】さらに一方の駆動ヘッド１７内には、クラ
ンクシャフトＣｓを軸線の方向に位置決めし、かつ固定
するためのプッシュロッド機構１８が配置されている。
このプッシュロッド機構１８は、駆動ヘッド１７に対し
て、クランクシャフトＣｓの軸線方向に摺動自在に配置
された円筒状のスリーブ１８ａと、このスリーブ１８ａ
内を挿通され、かつスリーブ１８ａに対して、その前後
に設けられた１８ｂ、１８ｂを介して回転自在に保持さ
れることで、回転体把持円盤１４と同軸上に配置された
プッシュロッド１８ｃと、そして図示していないが、上
記スリーブ１８ａを、駆動ヘッド１７に対してクランク
シャフトＣｓの軸線方向に移動させる移動手段とを備え
ている。

【００２３】そして上記の各部を、制御手段７からの制
御信号に基づいて以下のように動作させることで、クラ
ンクシャフトＣｓが、一定の把持角度で一対の回転体把
持円盤１４、１４に把持、固定されたのち、一対の回転
体把持円盤１４、１４が同期回転されて、上記クランク
シャフトＣｓの、回転軸ＣｓＸと慣性主軸とのずれの状
態が計測される。

【００２４】即ちまず、両回転体把持円盤１４、１４
の、それぞれのクランプアーム１４ｂ、１４ｂを、図３
中に一点鎖線で示すように互いに開いた状態で、ここで
は図示していない搬送手段６を動作させてやると、供給
部４から、当該搬送手段６によって未加工のクランクシ
ャフトＣｓが搬送されて、その軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２
が、両回転体把持円盤１４、１４の、それぞれのワーク
受１４ａ…上に載置される。

【００２５】次に、クランクシャフトＣｓの上方から一
対のクランプ部材１９、１９を下降させ、次いで当該ク
ランプ部材１９、１９を、図４(a)に白矢印で示すよう
に左右同期して移動させて、第１クランクピンＣｓ３を
左右から挟んでやると、図４(b)に黒矢印で示したよう
にクランクシャフトＣｓが、基準面である各ワーク受１
４ａ…の当接面に当接した両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の外
周面に沿って回転して、同図に示したように、第１クラ
ンクピンＣｓ３が軸端部Ｃｓ１（および軸端部Ｃｓ２）
の直上に位置するように、その把持角度が規定される。

【００２６】次にこの状態を維持しつつ、前記プッシュ
ロッド機構１８のスリーブ１８ａをクランクシャフトＣ
ｓの方向へ前進させて、プッシュロッド１８ｃの先端を
一方の軸端部Ｃｓ１の端面に圧接してやると、反対側の
軸端部Ｃｓ２の端面が、他方の回転体把持円盤１４に設
けた基準面１４ｃに当接して、クランクシャフトＣｓ
が、その軸線の方向に位置決めされ、かつ同方向に固定
される。なおこの際、プッシュロッド１８ｃは、前記の
ようにスリーブ１８ａに対して回転自在に保持されてい
るため、クランクシャフトＣｓの、後述する計測のため
の回転を妨げることはない。

【００２７】また、上記プッシュロッド機構１８の動作
とほぼ同時に、両回転体把持円盤１４、１４上のそれぞ
れの、一対のクランプアーム１４ｂ、１４ｂを、図３中
に実線で示すように閉じて、それぞれ２組のワーク受１
４ａとクランプアーム１４ｂとで、２方向から軸端部Ｃ
ｓ１、Ｃｓ２を把持してやると、上記クランクシャフト
Ｃｓが、一対の回転体把持円盤１４、１４に対して、そ
の軸線と直交する方向に固定される。

【００２８】そこで次に、クランプ部材１９、１９を開
いて上方へ退避させたのち、モータ１６ａを駆動して、
一対の回転体把持円盤１４、１４を高速で同期回転させ
ながら、振動検出器１５を用いて、振動枠１３に発生す
る振動を計測してやると、その計測データから、従来と
同様にクランクシャフトＣｓの、回転軸ＣｓＸと慣性主
軸とのずれの状態が求められる。

【００２９】具体的には、振動検出器１５を用いて計測
された振動波形を、クランクシャフトＣｓの回転角度と
照らし合わせることで、慣性主軸の、回転軸ＣｓＸに対
するずれの方向と距離とが割出される。この操作も、制
御手段７によって自動的に行われ、計測結果が、当該制
御手段７内に記憶される。

【００３０】次に、計測が終了したクランクシャフトＣ
ｓは、搬送手段６によって、次工程である、両軸端部Ｃ
ｓ１、Ｃｓ２の外径を測定するための外径測定ステーシ
ョン３に送られる。またそれと同時に、新たな未加工の
クランクシャフトＣｓが、上記搬送手段６によって、供
給部４から計測ステーション１に搬入される。そして、
先のクランクシャフトＣｓの、外径測定ステーション３
による外径測定と並行して、上記と同様にして、計測ス
テーション１による新たなクランクシャフトＣｓの計測
が行われる。

【００３１】外径測定ステーション３は、図５に示すよ
うに、クランクシャフトＣｓの軸端部Ｃｓ１（軸端部Ｃ
ｓ２も同様）を載置するＶブロック３１と、このＶブロ
ック３１の２面の基準面３１ａ、３１ａに対してそれぞ
れ平行に配置され、かつ図中白矢印で示すように、当該
基準面３１ａ、３１ａに対して直交する方向に、エアシ
リンダ３２、３２の動作によって平行移動可能な２枚の
測定板３３、３３と、そしてこの２枚の測定板３３、３
３と、Ｖブロック３１の２面の基準面３１ａ、３１ａと
の距離を測定するための、一対の差動トランス３４、３
４とを備えている。

【００３２】また、上記Ｖブロック３１の上方には、先
の計測ステーション１と同様の、一対のクランプ部材３
５、３５が設けられている。かかるクランプ部材３５、
３５は、上記Ｖブロック３１の、２面の基準面３１ａ、
３１ａに対して、先の計測ステーション１における、ワ
ーク受１４ａ、１４ａの当接面（基準面）とクランプ部
材１９、１９との位置関係と一致するように配置されて
いる。

【００３３】したがってこのクランプ部材３５、３５を
用いて、前記と同様にクランクシャフトＣｓの第１クラ
ンクピンＣｓ３を挟んでやると、当該クランクシャフト
Ｃｓが、上記基準面３１ａ、３１ａに対して、計測ステ
ーション１における、ワーク受１４ａ、１４ａの当接面
に対する角度と全く同じ角度で、Ｖブロック３１上に載
置される。

【００３４】そしてこの載置状態で、エアシリンダ３
２、３２を動作させて、図中二点鎖線で示すように、２
枚の測定板３３、３３をクランクシャフトＣｓの軸端部
Ｃｓ１に当接させ、かつこの２枚の測定板３３、３３と
基準面３１ａ、３１ａとの距離を、前記差動トランス３
４、３４を用いて測定してやると、軸端部Ｃｓ１（およ
び軸端部Ｃｓ２）の、上記２面の基準面３１ａ、３１ａ
を測定基準とする２方向の直径が求められる。

【００３５】この操作も、制御手段７によって自動的に
行われ、測定結果が、当該制御手段７内に記憶される。
次に、測定が終了したクランクシャフトＣｓは、再び搬
送手段６によって、次工程である加工ステーション２に
送られる。またそれと同時に、次のクランクシャフトＣ
ｓが、上記搬送手段６によって、外径測定ステーション
３に搬入されるとともに、新たな未加工のクランクシャ
フトＣｓが、これも搬送手段６によって、供給部４から
計測ステーション１に搬入される。

【００３６】そして、先のクランクシャフトＣｓの、加
工ステーション２による加工と並行して、外径測定ステ
ーション３による次のクランクシャフトＣｓの外径測定
と、計測ステーション１による新たなクランクシャフト
Ｃｓの計測とが行われる。加工ステーション２は、図６
および図７に示すように基台２１上に、クランクシャフ
トＣｓの両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２を把持して固定するた
めの、一対の固定手段２２、２２を備えている。両固定
手段２２、２２はそれぞれ、基台２１上に配置された一
対の加工ヘッド２０、２０上に固定されている。

【００３７】各固定手段２２は、軸端部Ｃｓ１側を示す
図７に見るように、当該軸端部Ｃｓ１を下方から支持す
る一対のワーク受２２ａ、２２ａと、この両ワーク受２
２ａ、２２ａに対して、軸端部Ｃｓ１を挟んでその上方
に、互いに回動開閉自在な状態で配置され、図に示す閉
状態においてワーク受２２ａ、２２ａとの間で軸端部Ｃ
ｓ１を把持して固定するための、一対のクランプアーム
２２ｂ、２２ｂとを備えている。そして上記両ワーク受
２２ａ、２２ａの、軸端部Ｃｓ１に対する２面の当接面
がともに、当該軸端部Ｃｓ１を把持してクランクシャフ
トＣｓを固定する際の、位置の基準となる基準面に設定
されている。軸端部Ｃｓ２側も同様である。

【００３８】また、各ワーク受２２ａはそれぞれ、サー
ボモータ２２ｂからギヤボックス２２ｃ、およびシャフ
ト２２ｄを介して伝達される駆動力によって駆動され
る、カム機構を備えた直動ガイド２２ｅによって、図７
中に黒矢印で示す方向に移動可能とされており、それに
よって、各ワーク受２２ａ…上に両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ
２が載置されたクランクシャフトＣｓの把持位置が、そ
の軸線と直交する方向に微調整可能とされている。

【００３９】また、軸端部Ｃｓ１側の、上記ワーク受２
２ａ、２２ａ、およびクランプアーム２２ｂ、２２ｂの
上方には、図７中に白矢印で示す方向に左右同期して回
動開閉して第１クランクピンＣｓ３を左右から挟むこと
で、クランクシャフトＣｓの把持角度を、前記計測ステ
ーション１の回転体把持円盤１４、１４と同じ角度、す
なわち第１クランクピンＣｓ３が、軸端部Ｃｓ１（およ
び軸端部Ｃｓ２）の直上に位置する角度に規定するため
の一対のクランプ部材２２ｆ、２２ｆと、クランクシャ
フトＣｓの、この場合は図６にみるように第２クランク
ピンＣｓ４のカウンタウエイトＣｓ５にその側面から当
接して、当該カウンタウエイトＣｓ５を軸端部Ｃｓ２の
方向に押圧するためのプッシュバー２２ｇとが配置され
ている。

【００４０】上記のうちクランプアーム２２ｂ、２２ｂ
は、それぞれその背後に配置された、油圧シリンダ２２
ｈ、２２ｈからの駆動力によって回動開閉される。また
クランプ部材２２ｆ、２２ｆは、その上方に配置された
油圧シリンダ２２ｉの動作によって、図７において右側
のクランプ部材２２ｆが回動開閉されるとともに、図示
しないギヤ機構によって、左側のクランプ部材２２ｆが
同期して回動開閉される。さらにプッシュバー２２ｇ
は、やはりその上方に配置された油圧シリンダ２２ｊに
よって動作される。

【００４１】上記固定手段２２、２２の背後にはそれぞ
れ、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の端面にセンタ穴を形成す
るとともに、当該両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２に対してその
他の加工をするための加工スピンドル２３ａ、２３ａが
配置されている。この加工スピンドル２３ａ、２３ａ
は、その後方に配置されたモータ２３ｂ、２３ｂによっ
て回転駆動される。また上記加工スピンドル２３ａ、２
３ａとモータ２３ｂ、２３ｂとはそれぞれ、加工ヘッド
２０上に、直動ガイド２３ｃ、２３ｃを介して、クラン
クシャフトＣｓの回転軸ＣｓＸと並行方向に前後動可能
に配置されており、サーボモータ２３ｄ、２３ｄによっ
て駆動されるボールねじ２３ｅ、２３ｅによって、上記
の方向に、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の加工精度のオーダ
ーで精密に前後動される。

【００４２】両加工スピンドル２３ａ、２３ａのうち、
軸端部Ｃｓ１側の加工スピンドル２３ａには、この例の
場合、図８に示す組合せ刃具８が装着される。かかる組
合せ刃具８は、センタ穴加工のためのドリル８１と、軸
端部Ｃｓ１の外周面を旋削して軸外径を粗削りするため
の外径削りバイト８２と、そして軸端部Ｃｓ１の端面を
旋削して軸長を調整するための端面削りバイト８３とを
組み合わせたものである。

【００４３】一方、軸端部Ｃｓ２側の加工スピンドル２
３ａには、図示していないが、上記のうちセンタ穴加工
のためのドリル８１と、軸端部Ｃｓ２の外周面を旋削し
て軸外径を粗削りするための外径削りバイト８２とを組
み合わせた組合せ刃具８が装着される。そして、上記両
組合せ刃具８によって、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の端面
がセンタ穴加工され、かつその軸外径が粗削り加工され
るとともに、一方の軸端部Ｃｓ１の端面が、軸長を調整
すべく端面削り加工される。

【００４４】なお、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の加工に、
図８に示す同じ組合せ刃具８を用いることで、上記の各
加工に加えて、軸長を調整すべく、他方の軸端部Ｃｓ２
の端面をも端面削り加工してもよい。また、両軸端部Ｃ
ｓ１、Ｃｓ２への加工としては、センタ穴加工だけを行
ってもよく、その場合には両スピンドル２３ａ、２３ａ
に、上記のような組み合わせ刃具ではなく、センタ穴加
工用のドリルを装着すればよい。

【００４５】上記の各部を備えた加工ステーション２に
おいては、まず前記のように外径測定ステーション３で
両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の外径が測定されたクランクシ
ャフトＣｓが、搬送手段６によって運び込まれる前に、
前述した計測ステーション１による計測結果と、上記外
径測定ステーション３による測定結果をもとに、クラン
クシャフトＣｓの把持位置を、その軸線と直交する方向
に微調整すべく、各ワーク受２２ａ…の位置が、それぞ
れ所定量、移動される。

【００４６】すなわち、計測ステーション１による計測
結果に基づいて、組合せ刃具８のうちセンタ穴加工のた
めのドリル８１の加工中心が、クランクシャフトＣｓの
慣性中心と一致するか、またはその近傍の、その後の工
程での不釣合いの修正が容易な範囲内に入るように、ク
ランクシャフトＣｓの把持位置を、その軸線と直交する
方向に微調整すべく、各ワーク受２２ａ…の位置が移動
される。

【００４７】またこの際、加工ステーション２にて形成
されたセンタ穴を基準とする、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ
２、センタジャーナル部、およびクランクピン部などの
各部の仕上げ加工などの、その後の工程を経て製品化さ
れるクランクシャフトＣｓの、上記各仕上げ面に、いわ
ゆる黒皮残りが発生するのを防止すべく、前述した外径
測定ステーション３による外径の測定結果を加味して、
クランクシャフトＣｓの把持位置の、上記微調整を行う
範囲を制限してもよい。 すなわちクランクシャフトＣ
ｓは、前述したように鋳造あるいは鍛造にて一体形成さ
れ、加工前の表面は寸法精度の低い粗面となっている。
そこで通常は、予め所定の加工代を加えた寸法に形成さ
れるが、もしもその加工代が予定の厚みより小さい場合
には、上記微調整の程度次第では、仕上げ加工をした後
も、上記の各部に、いわゆる黒皮が残ってしまうおそれ
がある。

【００４８】かかる黒皮残りを防止するには、クランク
シャフトＣｓの、加工前の各部の寸法を全て測定するの
が最善であるが、それでは外径測定ステーション３が複
雑になり、また測定に時間がかかって、クランクシャフ
トＣｓの生産性が低下するおそれがある。そこでこの例
では、クランクシャフトＣｓのうち両軸端部Ｃｓ１、Ｃ
ｓ２の外周面の加工代の厚みを、その他の部分の加工代
の厚みよりも小さめに設定するとともに、前記のように
外径測定ステーション３によって、軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ
２の外径を代表的に計測して、その測定の結果、加工代
が予定の厚みよりも小さいことが判明した場合には、微
調整を行う範囲を、その少ない分を差し引いた範囲に制
限するようにしている。

【００４９】この方法によれば、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ
２の外周面に黒皮が残らないように微調整を行う範囲を
制限すると、自動的に、当該軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２より
も加工代の厚みが大きめに設定された他の部分に、黒皮
が残らないようにすることができる。またこの発明で
は、前記微調整の際に、上記計測ステーションでの計測
結果に、その後の工程で求めた多数のクランクシャフト
Ｃｓの、最終的な不釣合い修正の際に求められた不釣合
い分布のデータをフィードバックして、両軸端部Ｃｓ
１、Ｃｓ２の端面の、センタ穴を形成する位置を、慣性
中心から所定の方向に所定量、意図的にシフトさせるこ
とで、多数のクランクシャフトＣｓの、不釣合い分布の
中心を任意の、とくに不釣り合いの修正に好適な位置に
移動させることもできる。

【００５０】即ち前述したように、クランクシャフトＣ
ｓの心出しにおいては、その修正可能な位置が、つまり
修正のための穴あけ加工が可能なカウンタウエイトが、
基本的に、両端に位置するクランクピン（第１クランク
ピンＣｓ１と最終のクランクピン）のカウンタウエイト
に限定される。このため、例えば図４(a)(b)に示す第１
クランクピンＣｓ３の場合は、当該第１クランクピンＣ
ｓ３のカウンタウエイトＣｓ６に穴あけ加工する位置を
持ってくるために、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の端面の、
センタ穴を形成する位置を、慣性中心からカウンタウエ
イトＣｓ６の方向にシフトさせるのが好ましい。

【００５１】これら一連の操作は、制御手段７に先に記
憶された計測結果、測定結果、および最終的な不釣合い
修正機からフィードバックされた不釣合い分布のデータ
に基づいて、これも制御手段７によって自動的に行われ
る。次に、上記のようにして、クランクシャフトＣｓの
把持位置を微調整すべく各ワーク受２２ａ…の位置の移
動が完了した後、クランプアーム２２ｂ、２２ｂを開い
た状態で、ここでは図示していない搬送手段６を動作さ
せてやると、外径測定ステーション３で外径の測定が完
了したクランクシャフトＣｓが搬送されて、その軸端部
Ｃｓ１、Ｃｓ２が、両固定部２２、２２の、それぞれの
ワーク受２２ａ…上に載置される。

【００５２】次に、クランプ部材２２ｆ、２２ｆを、図
７に白矢印で示すように左右同期して回動させて、第１
クランクピンＣｓ３を左右から挟んでやると、クランク
シャフトＣｓが、各ワーク受２２ａ…の当接面に当接し
た両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の外周面に沿って回転して、
その把持角度が、前記計測ステーション１の回転体把持
円盤１４、１４と同じ角度、すなわち第１クランクピン
Ｃｓ３が、軸端部Ｃｓ１（および軸端部Ｃｓ２）の直上
に位置する角度に規定される。

【００５３】次にこの状態を維持しつつ、前記プッシュ
バー２２ｇを動作させて、その先端を第２クランクピン
Ｃｓ４のカウンタウエイトＣｓ５の側面に当接させてや
ると、反対側の軸端部Ｃｓ２の端面が、他方の固定手段
２２に設けた基準２２ｋの基準面に当接して、クランク
シャフトＣｓが、その軸線の方向に位置決めされ、かつ
同方向に固定される。

【００５４】また、上記プッシュバー２２ｇの動作とほ
ぼ同時に、両固定手段２２、２２のそれぞれの、一対の
クランプアーム２２ｆ、２２ｆを、図７中に実線で示す
ように閉じて、それぞれ２組のワーク受２２ａとクラン
プアーム２２ｆとで、２方向から軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２
を把持してやると、上記クランクシャフトＣｓが、一対
の固定手段２２、２２に対して、その軸線と直交する方
向に固定される。

【００５５】そこで次に、加工スピンドル２３ａ、２３
ａの組合せ刃具８を回転させながら、当該加工スピンド
ル２３ａ、２３ａをそれぞれ、両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２
の、端面の方向へ前進させてやると、まず組合せ刃具８
のドリル８１によって、上記端面の、前述したように慣
性中心、またはその近傍の所定の位置に、加工基準とな
る心出し用のセンタ穴が形成され、次いで外径削りバイ
ト８２によって両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の外周面が旋削
されて、軸外径が粗削りされるとともに、端面削りバイ
ト８３によって、上記両軸端部Ｃｓ１、Ｃｓ２の端面が
旋削されて、軸長が調整される。

【００５６】なおかかる加工は、それぞれ別の加工スピ
ンドル上に装着された刃具を用いて、それぞれの刃具に
適した条件で行ってもよい。ただし上記のように、各加
工を１つの組合せ刃具８を用いて一度に行うようにする
と、加工ステーション２の構造を簡略化できるという利
点がある。また加工ステーション２における加工は、上
記の３種には限定されず、それ以外の加工を、加工ステ
ーション２上で行うようにしてもよい。

【００５７】加工が終了したあとは、再び搬送手段６を
動作させてやると、加工済みのクランクシャフトＣｓが
取出し部５まで搬送され、そこから取出されて次工程に
回される。またそれと同時に、それぞれ上記搬送手段６
によって、次のクランクシャフトＣｓが加工ステーショ
ン２に搬入され、その次のクランクシャフトＣｓが外径
測定ステーション３に搬入されるとともに、新たな未加
工のクランクシャフトＣｓが、供給部４から計測ステー
ション１に搬入され、それぞれのステーション１〜３
で、並行してそれぞれの作業が行われる。

【００５８】なお搬送手段６としては、図１にみるよう
に、供給部４と各ステーション１〜３の４ヶ所に対応さ
せて、クランクシャフトＣｓの保持部６１…を４つ有
し、１サイクル終了ごとに上記４ヶ所から、各保持部６
１によってクランクシャフトＣｓを拾い上げて（ピッ
ク）、隣のステーションに搬送し、そこへ置いた（プレ
ース）のち再び図１に示す位置に戻る、いわゆるピック
アンドプレースタイプのものが好適に使用される。なお
搬送手段６としては、上記ピックアンドプレースタイプ
の他に、例えばガントリーローダ式のものなども使用で
きる。 なお本発明の回転体の質量心出し装置の構成
は、以上で説明した図の例には限定されず、本発明の要
旨を変更しない範囲で、種々の設計変更を施すことがで
きる。

【００５９】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
クランクシャフトなどの回転体の、心出しのための作業
を、複数のステーションに分担させているために、従来
見られた種々の問題を解決して、回転体の生産性を向上
させるとともに、これまでよりも心出しのための計測精
度を向上させることもでき、しかも保守、点検が容易で
保全性にもすぐれた、新規な回転体の質量心出し装置を
提供できるという特有の作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転体の質量心出し装置の、実施の形
態の一例を示すブロック図である。

【図２】上記例の、回転体の質量心出し装置のうち計測
ステーションを示す部分切欠き正面図である。

【図３】上記計測ステーションの、図２中III−III線断
面図である。

【図４】同図(a)(b)は、上記計測ステーションにおい
て、回転体としてのクランクシャフトの把持角度を一定
にするための、クランプ部材の動作を示す断面図であ
る。

【図５】上記例の、回転体の質量心出し装置のうち外径
測定ステーションを示す断面図である。

【図６】上記例の、回転体の質量心出し装置のうち加工
ステーションを示す正面図である。

【図７】上記加工ステーションの断面図である。

【図８】上記加工ステーションの加工スピンドルに装着
される組合せ刃具の斜視図である。

【符号の説明】

１ 計測ステーション ２ 加工ステーション ７ 制御手段 Ｃｓ 回転体（クランクシャフト)

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 1/38 B23Q 3/18 B23Q 17/00 G01M 1/26

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(1) 心出しする回転体を、ばねによって基
   台上に支持された振動枠上で回転する回転体把持円盤に
   よって、一定の把持角度で把持、固体した状態で、回転
   体把持円盤ごと回転させて、その際に発生する振動を計
   測して、回転体の、回転軸と慣性主軸とのずれの状態を
   求める計測ステーションと、 (2) 上記計測ステーションによる計測が完了した回転体
   の把持位置を、その軸線と直交する方向に、計測ステー
   ションでの計測結果に基づいて微調整しつつ、当該回転
   体を、回転体把持円盤と同じ把持角度で把持、固定する
   機能を有する固定手段によって把持、固定した状態で、
   回転体の端面の、上記計測ステーションによる計測結果
   から求めた慣性中心、またはその近傍の所定の位置に、
   加工基準となる心出し用のセンタ穴を形成する加工ステ
   ーションと、 (3) 上記両ステーションの動作を制御するとともに、計
   測ステーションでの計測結果に基づいて、加工ステーシ
   ョンの固定手段における回転体の把持位置を、軸線と直
   交する方向に微調整させる機能を有する制御手段と、 を備えることを特徴とする回転体の質量心出し装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の回転体の質量心出し装置で
   あって、制御手段が、多数の回転体の、不釣合い分布の
   中心を任意の位置に移動させるべく、上記計測ステーシ
   ョンでの計測結果に、その後の工程で求めた不釣合い分
   布のデータをフィードバックして、回転体の端面の、セ
   ンタ穴を形成する位置を、慣性中心から所定の方向に所
   定量、シフトさせる機能を有していることを特徴とする
   回転体の質量心出し装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の回転体の質量心出し装置で
   あって、加工ステーションが、回転体にセンタ穴を形成
   するのと同時に、あるいはその前後の任意の時点で、回
   転体の所定の位置にその他の加工を行う機能を備えてい
   ることを特徴とする回転体の質量心出し装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の回転体の質量心出し装置で
   あって、回転体の被加工部分のうち少なくとも１箇所の
   外径を測定する外径測定ステーションを備えているとと
   もに、制御手段が、上記外径測定ステーションによる外
   径の測定結果に基づいて、加工ステーションの固定手段
   による、回転体の把持位置の、軸線と直交する方向への
   微調整を行う範囲を制限する機能を有していることを特
   徴とする回転体の質量心出し装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし４の何れかに記載の回転体
   の質量心出し装置であって、回転体を、その姿勢をほぼ
   一定に維持しつつ、未加工の回転体の供給部から各ステ
   ーションを経由して加工済みの回転体の取出し部まで搬
   送する搬送手段を備えているとともに、制御手段が、各
   ステーションでの作業の進行状態を把握して、搬送手段
   による回転体搬送のタイミングを制御する機能を有して
   いることを特徴とする回転体の質量心出し装置。