JP3828725B2 - クランク軸の芯出し方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸（偏心軸を含む）の芯出し方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型ディーゼル機関等のクランク軸を旋削加工や研削加工する場合、又は、このクランク軸をエンジン等に組み込む場合、クランク軸の芯出しが必要になる。
一般に、クランク軸の芯が出ているかどうかは、クランク軸のジャーナル部を支持台（支持手段、振れ止め装置、台盤メタル）で支持して当該クランク軸を一回転させたとき、クランクアーム間の隙間である内股距離の、クランク軸の１回転中における変動によって判断される。この内股距離の変動は「デフレクション」と呼ばれ、クランクアーム間に取り付けられた距離検出手段により計測される。そして、前記支持台の高さを調整して、このデフレクションが予め設定された許容範囲内になったとき、クランク軸の芯出しが行われたと判断される。
【０００３】
このクランク軸の芯出し方法に関しては、例えば、特開昭６２−２１８０５５号公報、特開昭６３−３４０５３号公報に記載のものが公知であり、その装置としては、特公平２−３４７２２号公報に記載のものが公知である。
前者の方法に係る技術は、クランク軸を３次元梁構造物としてモデル化し、有限要素法による梁解析理論を用いて、芯出しに必要な支持台高さの理論的な目標値を算出して、支持台高さ調整用の駆動信号を出力するものであった。
後者の装置に係る技術は、クランク軸型式、処理モード等に応じた構造解析、モデル演算を行い、前記支持高さの制御量を算出するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のものでは、何れも理論的解析を行って、支持台高さを求めるものであり、各アーム毎に解析が行われ、他アームの影響が考慮されていなかったので、クランク軸全体の芯出しに多大の時間を要した。
即ち、従来のものでは、有限要素法などによる解析理論を用いて、その都度、演算し、制御量を決定するため、非常に時間がかかった。また、単体スローにおける解析値のため、他スローの影響が考慮されていないので、１スローずつ順次支持台高さを調整する必要があった。そして、最終目標に達するには、全支持台の調整を数回行う必要があり、時間が掛かり、最終的に収束するまでに３０分以上を要していた。最悪の場合、収束しないと言うこともあった。
【０００５】
そこで、本発明は、理論解析を行うことなく、経験則に基づく処理を行うことにより、高精度で短時間の芯出しが行えるようにしたクランク軸の芯出し方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明の方法の特徴とするところは、ジャーナル部とピン部とクランクアームとを複数有するクランク軸の、各ジャーナル部を支持手段により回転自在に支持し、該支持手段の支持高さを調整することによりクランク軸の芯出しを行う方法であって、
（１）予め、デフレクション量と支持手段の調整量との関係を、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクションとに基づいて場合分けすることによりパターン化されたデータベースを作成しておき、
（２）前記複数のクランクアーム間での相互影響を考慮すべく、前記クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム間のデフレクションを同時に計測し、
（３）全てのクランクアームに関して、実測デフレクション量とクランク軸型式情報に基づく目標デフレクション量とを比較し、該比較の結果を基にして芯出し精度が計画目標値以内か否かを判定し、
（４）前記計画目標値を外れている場合は、前記計測の結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求め、
（５）該調整量に基づいて、全ての支持手段の高さ調整を同時に行い、
（６）再度、クランクアーム間の実測デフレクション量と目標デフレクション量とを比較し、
前記芯出し精度が計画目標値以内に収束するまで上記（２）〜（６）の工程を繰り返し行う点にある。
【０００７】
本発明方法によれば、従来のように１スロー毎、順次計算するものではなく、一括処理されるため短時間で芯出しが行える。従来技術では、収束に３０分以上を要していたが、本発明では、５分以内でクランク軸全体の芯出しが行われる。
前記方法においては、予め、デフレクション量と支持手段の調整量との関係をパターン化したデータベースを作成しておき、前記計測結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求めている。
前記データベースのパターン化おいて、熟練工の経験則を生かすことにおいて、理論解析に勝る高精度な出力を得ることが可能になる。
【０００８】
前記データベースのパターン化は、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクション量とに基づいて場合分けされている。
前記突き合わせ処理は、計測データとデータベースとをファジー的推論により適合させるものであることが好ましい。
又、本発明の装置の特徴とするところは、ジャーナル部とピン部とクランクアームとを複数有するクランク軸の、各ジャーナル部を支持手段により回転自在に支持し、該支持手段の支持高さを調整することによりクランク軸の芯出しを行う装置であって、
デフレクション量と支持手段の調整量との関係を、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクションとに基づいて場合分けすることによりパターン化されたデータベースを記憶する記憶手段と、
前記複数のクランクアーム間での相互影響を考慮すべく、前記クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム間のデフレクションを同時に計測するデフレクション計測装置と、
全てのクランクアームに関して、実測デフレクション量とクランク軸型式情報に基づく目標デフレクション量とを比較し、該比較の結果を基にして芯出し精度が計画目標値以内か否かを判定し、前記計画目標値を外れている場合は、前記計測の結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求める解析手段と、
該調整量に基づいて、全ての支持手段の高さ調整を同時に行う出力手段と、
を備えている点にある。
【０００９】
前記デフレクション計測装置は、前記クランク軸の回転角度を角度データとして検出する角度検出手段と、前記クランクアーム間の内股距離を距離データとして検出する距離検出手段と、前記角度データと距離データとに基づきデフレクションを求める処理ユニットとを有し、前記距離検出手段は、クランクアームに設けられて、無線等により処理ユニットとデータ通信可能とされているのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すものは、旋盤における、クランク軸１の芯出し装置である。図例のクランク軸１は、４気筒大型ディーゼルエンジン用のものであり、ジャーナル部２とピン部３とクランクアーム４とを複数備えている。クランク軸１の一端部には、スラスト荷重を支承するためのスラスト部５が設けられている。
旋盤は、前記クランク軸１のジャーナル部２を加工するものである。この旋盤は、ベッド６とヘッドストック７と刃物台（図示省略）を有する。ヘッドストック７には、回転駆動される主軸が設けられ、該主軸端部に面盤（チャック）８が設けられている。この面盤８にクランク軸１の一端部が着脱自在に把持される。
【００１１】
前記ベッド６上に支持手段（支持台、振れ止め装置）９が設けられ、該支持手段９は、前記面盤８に把持されたクランク軸１の各ジャーナル部２とスラスト部５を、該面盤８の回転軸心と同一軸心で回転自在に支持するものである。
図２に示す様に、前記支持手段９は、ジャーナル部２の軸心を介した前後２方向から、ジャーナル部２の下面を２点支持する前後の軸受けメタル１０と、該前後のメタル１０を個別に上下方向に移動させるモータ等からなる駆動装置１１とを有する。この前後の軸受けメタル１０の高さを調整することにより、クランク軸１の芯出しが行われる。
【００１２】
なお、ジャーナル部２の旋盤加工に際しては、加工するジャーナル部２の支持手段９はベッド６上から取り外され、その位置に刃物台が位置決めされる。
本発明のクランク軸１の芯出し装置は、クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム４間のデフレクションを計測するデフレクション計測装置１２と、該計測装置１２による計測結果を用いて、全ての支持手段９の高さ調整を同時的に行う高さ調整装置１３とから構成される。
前記デフレクション計測装置１２は、旋盤の面盤８に一端を把持され、そのジャーナル部２を支持手段９に支持されたクランク軸１を回転させたときの、該クランク軸１の回転角度（ジャーナル部回転角度）を角度データとして検出する角度検出手段１４と、前記クランクアーム４の内股距離を距離データとして検出する距離検出手段１５とを備えている。
【００１３】
更に、このデフレクション計測装置１２は、前記角度検出手段１４と有線等により接続され、前記距離検出手段１５と無線により接続されて、両検出手段１４，１５により検出されたデータを処理する処理ユニット１６を備えている。
前記角度検出手段１４は、前記ヘッドストック７の主軸の回転角度を検出するエンコーダーから構成されており、該検出した主軸の回転角度は、装着したクランク軸１の回転角度とされている。
前記距離検出手段１５は、一対のクランクアーム４，４間のピン部３とは反対側の所定の位置に、着脱自在に取り付けられた計測部１７を有する。この計測部１７は、クランクアーム４の内股距離を計測できるものであれば、接触式や無接触式の如何なる形式のものであっても良い。接触式の場合は、デジタルダイヤルゲージが例示される。
【００１４】
前記距離検出手段１４には、前記計測部１７の他に、該計測部１７により計測したデータ等を記憶するメモリー１８と、前記処理ユニット１６からの無線信号を受信する受信部１９と、メモリー１８のデータを処理ユニット１６に無線送信する送信部２０と、及び電源２１のバッテリーなどを一体的に有する。
前記処理ユニット１６は、クランク軸１の形状情報などを入力するための入力部２２と、前記距離検出手段１５にデータを無線送信するための送信部２３と、前記距離検出手段１５からのデータを無線受信するための受信部２４と、前記距離検出手段１５や角度検出手段１４からのデータを処理する処理部２５と、処理部２５で処理した結果を表示する表示部２６などを有する。
【００１５】
前記処理ユニット１６と距離検出手段１５との無線データ通信は、デジタルデータ通信とされている。
前記処理ユニット１６の送信部２３は、角度検出手段１４により検出したクランク軸１の一回転の回転角度（ジャーナル部回転角度）を、前記距離検出手段１５に対して、１°毎に送信する。即ち、ジャーナル部回転角度０°〜３６０°の角度データを、０°、１°、２°、３°・・・と１°毎に送信する。
前記距離検出手段１５は、その受信部１９において前記角度データを受信すると、該角度データをトリガー信号として、クランクアーム４，４間の内股距離を測定する。即ち、０°のとき距離ａ０、１°のとき距離ａ１、２°のとき距離ａ２、・・・として、内股距離を測定する。そして、その測定結果を角度データと対にして前記メモリー１８に計測データとして記憶する。即ち、メモリー１８内には、「０°：ａ０」、「１°：ａ１」、「２°：ａ２」、・・・の如く、３６０個の計測データが記憶される。
【００１６】
このように、角度データをトリガー信号として距離を計測することにより、角度データと距離データの対応づけが正確になる。
前記距離検出手段１５は、クランク軸１の全てのクランクアーム４，４間に設けられており、前記計測は、クランク軸１の一回転中において、全ての距離検出手段１５において同時に行われる。
処理ユニット１６においては、前記距離検出手段１５のメモリー１８内の必要なデータのみの送信を、前記各距離検出手段１５に対して要求する。即ち、デフレクション量はピン部３の位置が、０°、９０°、１８０°、２７０°の４個所の位置において評価されるので、ジャーナル部回転角度に対し、必要とする部位のピン部回転角度が対応づけされ、その対応づけされた４個所の角度データが、その特定の距離検出手段１５に送信される。
【００１７】
即ち、図例の４気筒用クランク軸１の第１〜４ピン部のうち、第１ピン部３のピン部回転角度とジャーナル部回転角度との関係が、例えば、ジャーナル部回転角度が１０°のとき、ピン部回転角度が０°であった場合、１０°、１００°、１９０°、２８０°の角度データが、処理ユニット１６の送信部２３より、第１ピン部３の距離検出手段１５の受信部１９に送信される。
第２ピン部３のピン部回転角度とジャーナル部回転角度との関係が、ジャーナル部回転角度が１９０°のとき、ピン部回転角度が０°であった場合、１９０°、２８０°、１０°、１００°の４個の角度データが、処理ユニット１６の送信部２３より、第２ピン部３の距離検出手段１５に送信される。
【００１８】
尚、ジャーナル部回転角度とピン部回転角度との関係は、入力部２２から入力されるクランク軸形状情報より得られる。即ち、入力情報には、気筒数、点火順序等が含まれる。
この実施の形態によれば、ジャーナル部回転角度とピン部回転角度との対応づけに誤差が生じない。
前記処理ユニット１６からの４個の角度データを受信した特定の距離検出手段１５は、そのメモリー１８に記憶している３６０個の計測データの内、要求された４個の計測データを送信部２０を介して、処理ユニット１６の受信部２４に送信する。
【００１９】
尚、一の処理ユニット１６と、複数の距離距離検出手段１５、１５・・とのデータ通信は、特定の距離検出手段１５に付与された識別符号（ＩＤ）を送信データに付加することにより行えば、当該データ通信がどの距離検出手段１５に対するものか、またはどの距離検出手段１５からのものかの識別が可能になる。
処理ユニット１６の処理部２５は、前記各距離検出手段１５からの４つの計測データに基づき、各ピン部３の０°、９０°、１８０°、２７０°におけるデフレクション量を算出して、その結果を表示部２６に表示する。この表示部２６の表示イメージは、前記従来の技術で示した特開平６−２６８５６号公報の「図１１」に記載の如きである。
【００２０】
前記処理部２５には、前記４つの計測データが、何らかの事情で欠落している場合、そのデータを補間する機能を有する。この補完機能は次の如きものである。
例えば、第１ピン部３からの１００°（ピン部回転角度では９０°）のデータが欠落している場合、前記１００°の前後３点の計測データの送信を当該距離検出手段１５に要求する。そして、送付された３点の計測データの平均値をもって、当該１００°の位置におけるデフレクション量とする。前記補間において、要求したデータが更に欠落している場合は、更に前後２点のデータを要求し、その平均値をもって、当該位置でのデフレクション量とする。
【００２１】
このようなデータ補完機能を有することにより、データの再収集の手間が省かれる。また、メモリー１８には、３６０個の多数のデータを記憶するようにしたので、データの再収集の必要がなくなった。
なお、前記データ送信は、デジタル通信とされているので、電波が弱くなってもデータの欠落が無い。また、データ末尾にチェックデータを２バイト付けて、エラーのチェックを行っているので、エラーの発生が防止される。
次に、前記支持手段９の高さ調整装置１３につき、説明する。
【００２２】
この高さ調整装置１３は、デフレクション量と支持手段９の調整量との関係をパターン化したデータベースを記憶する記憶手段２７と、前記デフレクション計測装置１２からのデフレクション量と前記記憶手段２７のデータベースとを突き合わせ処理する解析手段２８と、該解析結果を前記支持手段９へ制御量として出力する出力手段２９とを備えている。更に、この高さ調整装置１３には、支持手段９の位置情報等を入力する操作盤３０が設けられている。
ここで、前記記憶手段２７に記憶されるデータベースにつき説明する。
【００２３】
このデータベースは、次に説明する知見に基づきパターン化されており、そのパターン化は、支持手段９の位置及びクランク軸１の形式に基づく分類と、デフレクションに基づく分類に大別される。
まず、支持手段９の位置及びクランク軸１の型式に基づくパターン化につき説明する。
図３，４に示すように、クランク軸１の一端部を旋盤の面盤８で把持し、他端部を自由状態とし、各ジャーナル部２及びスラスト部５を支持手段９で支持した状態において、その支持手段９の高さを調整するとき、その支持手段９の位置、クランク軸１の形状によって、各スローのデフレクションに与える影響が異なるという事実を発見した。
【００２４】
即ち、各アームにダイヤルゲージを取り付け、支持手段９の軸受けメタル１０を上下駆動したときの、その隣のアームのデフレクションの変位を計測した。８台の支持手段９を個々に上下駆動したときの各々の影響度を調べた。
なお、図３，４における表中の「方向」が「正」とは、支持手段９の軸受けメタル１０を上方に移動させたとき、図５に示すように、ピン部３が上死点でのダイヤルゲージ３１で示すデフレクションが、マイナス方向に変化する場合を言い、「反」とは、プラス方向に変化する場合を言う。そして、「量」の丸印は、支持手段９の調整がデフレクションに与える影響度が大きいと言うことを示し、三角印は、影響が少ないことを示し、ペケ印は影響がないことを示している。
【００２５】
即ち、面盤８側に一番近いＮｏ．１の支持手段９を上方に移動したとき、Ａ位置のデフレクションは、ピン部３が上死点においてマイナス方向に変化するが、その影響はほとんどない。中間のＮｏ．４の支持手段９を上方に移動したとき、Ｃ位置とＤ位置におけるデフレクションは、ピン部３が上死点においてマイナス方向に変化し、その変化量は大きい。又は終端のＮｏ．８の支持手段９を上方に移動させたとき、Ｆ位置におけるデフレクションは、ピン部３が上死点でプラス方向に変化し、その変化量は大きい。
【００２６】
即ち、支持手段９の高さを調整するとき、支持手段９の位置によって、その隣の部分のデフレクション量に与える影響は同じでないと言うことが分かる。
また、図３のように、スラスト部５を面盤８側とは反対側にに位置させた場合と、図４のように、面盤８側に位置させた場合とでは、同じＮｏ．１支持手段９を同じ量だけ高さ調整しても、Ａ位置のデフレクション量に与える影響は異なる。
また、スラスト部５が無い場合と、スラスト部５が短い場合と、スラスト部５が長い場合とでも、デフレクションに与える影響は異なる。
【００２７】
さらに、面盤８に一番近い支持手段９を調整すると、面盤８に傾きが生じるので、面盤８の傾きをデフレクションと同様に測定して、面盤８に傾きが生じないように支持手段９を調整する必要がある（以下、この調整を「面盤芯出し」という）。この面盤芯出しもクランク軸１の型式によって、デフレクションに与える影響は異なるものとなると言うことが分かった。
図６に示すものは、一の支持手段９を調整した場合、その調整が他のスローのデフレクションにどの様に影響を与えるかを調べたものである。
【００２８】
同図において、例えば、Ｎｏ．４支持手段９を調整した場合は、丸印のＣ位置とＤ位置のデフレクションに大きな影響を与え、三角印のＢとＥ位置におけるデフレクションに与える影響は少なく、ペケ印のＡとＦ位置のデフレクションには影響を与えないことを示している。
場合分けに際しては、支持手段９の位置によって、どの範囲までのデフレクションに影響を与えるかが考慮されなければならないことが分かった。
即ち、逆に言えば、ある位置でのデフレクションに基づき、どの支持手段９をどの様に調整しなければならないかが分かった。
【００２９】
以上の知見に基づき、場合分けした。即ち、クランク軸１がどの様な型式のもので、どの様に把持されているか等のクランク軸１の型式情報と、支持手段９がどの位置のものか等の位置情報とによって、デフレクションに与える影響が異なると言う知見に基づき、次の９パターンに分類すれば、クランク軸１の支持手段９の調整を網羅できることが分かった。
【００３０】
（ルール１）、「中間」：中間位置のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図７に示す様に、調整を行うスローのデフレクション量（Ｇｎ）を入力とし、スローの面盤８に遠い側の支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓｎ）を出力とする。
（ルール２）、「面盤（スラスト無）」：スラスト部５を有しないクランク軸１の面盤芯出し。
この場合は、図８に示す様に、入力は面盤８のデフレクション量（Ｇ０）で、出力は最も面盤８に近い支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０）である。
【００３１】
（ルール３）、「面盤（スラスト１）」：スラスト部５が短い場合の面盤芯出し。
この場合は、図９に示す様に、面盤８のデフレクション量（Ｇ０）を入力とし、２つの支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０，Ｓ１）を出力とする。
（ルール４）、「面盤（スラスト２）」：スラスト部５が長い場合の面盤芯出し。
この場合は、図１０に示す様に、入力は面盤８のデフレクション量（Ｇ０）で、出力は２つの支持手段９のメタル移動量（Ｓ０，Ｓ１）である。
【００３２】
（ルール５）、「最終（スラスト無）」：スラスト部５が無い場合の最終のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１１に示す様に、入力は最終スローのデフレクション量（Ｇｎ）で、出力は最終支持手段９のメタル移動量（Ｓｎ＋１）である。
（ルール６）、「最終（スラスト１）」：スラスト部５が短い場合の最終のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１２に示す様に、入力を最終スローのデフレクション量（Ｇｎ）とし、出力は最終の２つの支持手段９のメタル移動量（Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋２）とする。
【００３３】
（ルール７）、「最終（スラスト２）」：スラスト部５が長い場合の最終のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１３に示す様に、入力を最終スローのデフレクション量（Ｇｎ）とし、出力は最終の２つの支持手段９のメタル移動量（Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋２）とする。
（ルール８）、「最面盤側（スラスト１）」：スラスト部５が短い場合の面盤８側のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１４に示す様に、入力は面盤８に最も近いスローのデフレクション量（Ｇ１）で、出力は３つの支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）である。
（ルール９）、「最面盤側（スラスト２）」：スラスト部５が長い場合の面盤８側のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１５に示す様に、入力は面盤８に最も近いスローのデフレクション量（Ｇ１）で、出力は３つの支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）である。
【００３４】
以上をまとめると、「表１」に示すようになる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
次に、デフレクション量に基づく分類につき説明する。
デフレクション量の大きさは、経験則により０〜２５５の範囲で評価し、この数値を７段階にラベル付けした。この７段階分類は、次の表２以下に示されているが、その意味は、次のとおりである。
１：高（大）、２：高（中）、３：高（小）、４：中、５：低（小）、６：低（中）、７：低（大）。
そして、デフレクションの大きさについて７段階に分類したデフレクションの組み合わせを、前述の９パターン毎に検討した。このとき、デフレクションは、ピン部の回転角度が０°、９０°、１８０°、２７０°表されるが、０°を固定とし、９０°、１８０°、２７０°の３位置で表現することとし、分類の組み合わせ数の削減を図った。さらに、実際にあり得ない組み合わせを排除して、次の表に示すように、４９パターンに分類した。
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
前記「表２」に示すものは、前記「ルール１」におけるもので、デフレクションの４９パターンに対する支持手段９の調整量がデータベース化されている。この表中の「入力」は、ラベル化されたデフレクション量であり、「出力」は、ラベル化された制御量である。この「出力」の「Ｆｒ」と「Ｒｅ」は、支持手段９の前後の軸受けメタル１０に対するものである。
なお、「表３」に示すものは、前記「ルール８」におけるものであり、「表４」に示すものは、「ルール９」におけるものである。
【００４１】
而して、高さ調整装置１３の記憶手段２７には、図１６に示すようなデータベースが記憶されている。
即ち、支持手段９の位置による９パターンと、データレベルによる４９パターンとに分類されたデータベースが記憶手段２７に記憶されている。なお、図１６中の９パターンの表は、前記「表１」と同じ内容を示し、４９パターンの表は、前記「表２〜４」と同じ内容を示している。
前記高さ調整装置１３の解析手段２８は、デフレクション計測装置１２から送られてきたデフレクション測定結果を、前記９パターンと、入力レベルにおける４９パターンとに従いパターン化する。このパターン化データを利用し、ファジー的推論を用いて行われる。
【００４２】
そして、測定結果をパターン化したものとデータベースとを突き合わせて、合致したものの「出力」を呼び出し、呼び出された「ラベル」を出力手段２９により実際の制御量に変換し、支持手段９の駆動装置１１に出力する。
図１７に本発明の処理手順が示されている。
即ち、ステップＳ１では、クランク軸型式情報（スロー数、各ピンの角度、長さ等の情報）、システムパラメータなどが処理ユニット１６の入力部２２よりキーボード入力される。
【００４３】
ステップＳ２では、処理モード、支持手段９の位置情報、スタート、ストップ指令等が高さ調整装置１３の操作盤３０より入力される。
そして、ステップＳ３では、デフレクション計測装置１２において、クランク軸１を一回転させ、距離検出手段１５により、全てのクランクアーム間の内股距離が計測される。
ステップＳ４では、必要な情報として各スロー毎にトップを０に置き換えてデーター整形が行われる。
【００４４】
ステップＳ５では、各スローのデフレクションが表示部２６により表示される。
ステップＳ６では、高さ調整装置１３の解析手段２８により、芯出し判定が行われる。即ち、実測デフレクション量と目標デフレクション量とが比較され、所定の芯出し精度か否かが判定される。芯出し精度が、計画目標値以内の場合、ステップ２で次の指示待ちとなり、許容範囲外であるとき、ステップＳ７に進み、芯出しをするための振れ止め爪移動量を決定する。
【００４５】
ステップＳ７では、デフレクションの値と位置の情報の必要項目を整理する。
ステップＳ８では、ステップ７の情報を基に、ファジー的推論にて、パターン化された振れ止め爪移動量のデータから、補完し、最終的な爪移動量を決定する。
ステップＳ９では、各振れ止め爪移動量を指示し、実行する。そして、再度、ステップ３へ戻り、デフレクションの計測を行う。
以上を、目標値になるまで繰り返し実行する。
【００４６】
尚、本発明は、前記の実施の形態に記載のものに限定されるものではなく、例えば、９パターンや４９パターンのパターン数は、これに限定されるものではない。また、旋盤における芯出しに限らず、研削盤やその他のものに適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、クランク軸の芯出し作業が、従来に比べて大幅に短縮でき、例えば、従来では、３０分以上必要としていたのが、本発明では５分以内で芯出し作業を行うことが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施の形態に係るクランク軸の芯出し装置の構成図である。
【図２】 図２は、支持手段の詳細図面である。
【図３】 図３は、クランク軸の型式と支持手段の位置がデフレクションに与える影響を調べた実験概要の説明図である。
【図４】 図４も、クランク軸の型式と支持手段の位置がデフレクションに与える影響を調べた実験概要の説明図である。
【図５】 図５は、図３，４中の表の説明をするためのデフレクションの説明図である。
【図６】 図６は、支持手段の調整が他のデフレクションに与える影響を調べた実験概要の説明図である。
【図７】 図７は、中間スロー調整用のルールを示す説明図である。
【図８】 図８は、面盤（スラスト部無し）調整用のルールを示す説明図である。
【図９】 図９は、面盤（スラスト１）調整用のルールを示す説明図である。
【図１０】 図１０は、面盤（スラスト２）調整用のルールを示す説明図である。
【図１１】 図１１は、最終（スラスト無し）調整用のルールを示す説明図である。
【図１２】 図１２は、最終（スラスト１）調整用のルールを示す説明図である。
【図１３】 図１３は、最終（スラスト２）調整用のルールを示す説明図である。
【図１４】 図１４は、面盤側（スラスト１）調整用のルールを示す説明図である。
【図１５】 図１５は、面盤側（スラスト２）調整用のルールを示す説明図である。
【図１６】 図１６は、高さ調整装置内におけるデータ処理のブロック図である。
【図１７】 図１７は、本発明方法の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ クランク軸
２ ジャーナル部
３ ピン部
４ クランクアーム
９ 支持手段
１２ デフレクション計測装置
１３ 高さ調整装置
１４ 角度検出手段
１５ 距離検出手段
１６ 処理ユニット
２７ 記憶手段
２８ 解析手段
２９ 出力手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸（偏心軸を含む）の芯出し方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型ディーゼル機関等のクランク軸を旋削加工や研削加工する場合、又は、このクランク軸をエンジン等に組み込む場合、クランク軸の芯出しが必要になる。
一般に、クランク軸の芯が出ているかどうかは、クランク軸のジャーナル部を支持台（支持手段、振れ止め装置、台盤メタル）で支持して当該クランク軸を一回転させたとき、クランクアーム間の隙間である内股距離の、クランク軸の１回転中における変動によって判断される。この内股距離の変動は「デフレクション」と呼ばれ、クランクアーム間に取り付けられた距離検出手段により計測される。そして、前記支持台の高さを調整して、このデフレクションが予め設定された許容範囲内になったとき、クランク軸の芯出しが行われたと判断される。
【０００３】
このクランク軸の芯出し方法に関しては、例えば、特開昭６２−２１８０５５号公報、特開昭６３−３４０５３号公報に記載のものが公知であり、その装置としては、特公平２−３４７２２号公報に記載のものが公知である。
前者の方法に係る技術は、クランク軸を３次元梁構造物としてモデル化し、有限要素法による梁解析理論を用いて、芯出しに必要な支持台高さの理論的な目標値を算出して、支持台高さ調整用の駆動信号を出力するものであった。
後者の装置に係る技術は、クランク軸型式、処理モード等に応じた構造解析、モデル演算を行い、前記支持高さの制御量を算出するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のものでは、何れも理論的解析を行って、支持台高さを求めるものであり、各アーム毎に解析が行われ、他アームの影響が考慮されていなかったので、クランク軸全体の芯出しに多大の時間を要した。
即ち、従来のものでは、有限要素法などによる解析理論を用いて、その都度、演算し、制御量を決定するため、非常に時間がかかった。また、単体スローにおける解析値のため、他スローの影響が考慮されていないので、１スローずつ順次支持台高さを調整する必要があった。そして、最終目標に達するには、全支持台の調整を数回行う必要があり、時間が掛かり、最終的に収束するまでに３０分以上を要していた。最悪の場合、収束しないと言うこともあった。
【０００５】
そこで、本発明は、理論解析を行うことなく、経験則に基づく処理を行うことにより、高精度で短時間の芯出しが行えるようにしたクランク軸の芯出し方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明の方法の特徴とするところは、ジャーナル部とピン部とクランクアームとを複数有するクランク軸の、各ジャーナル部を支持手段により回転自在に支持し、該支持手段の支持高さを調整することによりクランク軸の芯出しを行う方法であって、
（１）予め、デフレクション量と支持手段の調整量との関係を、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクションとに基づいて場合分けすることによりパターン化されたデータベースを作成しておき、
（２）前記複数のクランクアーム間での相互影響を考慮すべく、前記クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム間のデフレクションを同時に計測し、
（３）全てのクランクアームに関して、実測デフレクション量とクランク軸型式情報に基づく目標デフレクション量とを比較し、該比較の結果を基にして芯出し精度が計画目標値以内か否かを判定し、
（４）前記計画目標値を外れている場合は、前記計測の結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求め、
（５）該調整量に基づいて、全ての支持手段の高さ調整を同時に行い、
（６）再度、クランクアーム間の実測デフレクション量と目標デフレクション量とを比較し、
前記芯出し精度が計画目標値以内に収束するまで上記（２）〜（６）の工程を繰り返し行う点にある。
【０００７】
本発明方法によれば、従来のように１スロー毎、順次計算するものではなく、一括処理されるため短時間で芯出しが行える。従来技術では、収束に３０分以上を要していたが、本発明では、５分以内でクランク軸全体の芯出しが行われる。
前記方法においては、予め、デフレクション量と支持手段の調整量との関係をパターン化したデータベースを作成しておき、前記計測結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求めている。
前記データベースのパターン化おいて、熟練工の経験則を生かすことにおいて、理論解析に勝る高精度な出力を得ることが可能になる。
【０００８】
前記データベースのパターン化は、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクション量とに基づいて場合分けされている。
前記突き合わせ処理は、計測データとデータベースとをファジー的推論により適合させるものであることが好ましい。
又、本発明の装置の特徴とするところは、ジャーナル部とピン部とクランクアームとを複数有するクランク軸の、各ジャーナル部を支持手段により回転自在に支持し、該支持手段の支持高さを調整することによりクランク軸の芯出しを行う装置であって、
デフレクション量と支持手段の調整量との関係を、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクションとに基づいて場合分けすることによりパターン化されたデータベースを記憶する記憶手段と、
前記複数のクランクアーム間での相互影響を考慮すべく、前記クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム間のデフレクションを同時に計測するデフレクション計測装置と、
全てのクランクアームに関して、実測デフレクション量とクランク軸型式情報に基づく目標デフレクション量とを比較し、該比較の結果を基にして芯出し精度が計画目標値以内か否かを判定し、前記計画目標値を外れている場合は、前記計測の結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求める解析手段と、
該調整量に基づいて、全ての支持手段の高さ調整を同時に行う出力手段と、
を備えている点にある。
【０００９】
前記デフレクション計測装置は、前記クランク軸の回転角度を角度データとして検出する角度検出手段と、前記クランクアーム間の内股距離を距離データとして検出する距離検出手段と、前記角度データと距離データとに基づきデフレクションを求める処理ユニットとを有し、前記距離検出手段は、クランクアームに設けられて、無線等により処理ユニットとデータ通信可能とされているのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すものは、旋盤における、クランク軸１の芯出し装置である。図例のクランク軸１は、４気筒大型ディーゼルエンジン用のものであり、ジャーナル部２とピン部３とクランクアーム４とを複数備えている。クランク軸１の一端部には、スラスト荷重を支承するためのスラスト部５が設けられている。
旋盤は、前記クランク軸１のジャーナル部２を加工するものである。この旋盤は、ベッド６とヘッドストック７と刃物台（図示省略）を有する。ヘッドストック７には、回転駆動される主軸が設けられ、該主軸端部に面盤（チャック）８が設けられている。この面盤８にクランク軸１の一端部が着脱自在に把持される。
【００１１】
前記ベッド６上に支持手段（支持台、振れ止め装置）９が設けられ、該支持手段９は、前記面盤８に把持されたクランク軸１の各ジャーナル部２とスラスト部５を、該面盤８の回転軸心と同一軸心で回転自在に支持するものである。
図２に示す様に、前記支持手段９は、ジャーナル部２の軸心を介した前後２方向から、ジャーナル部２の下面を２点支持する前後の軸受けメタル１０と、該前後のメタル１０を個別に上下方向に移動させるモータ等からなる駆動装置１１とを有する。この前後の軸受けメタル１０の高さを調整することにより、クランク軸１の芯出しが行われる。
【００１２】
なお、ジャーナル部２の旋盤加工に際しては、加工するジャーナル部２の支持手段９はベッド６上から取り外され、その位置に刃物台が位置決めされる。
本発明のクランク軸１の芯出し装置は、クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム４間のデフレクションを計測するデフレクション計測装置１２と、該計測装置１２による計測結果を用いて、全ての支持手段９の高さ調整を同時的に行う高さ調整装置１３とから構成される。
前記デフレクション計測装置１２は、旋盤の面盤８に一端を把持され、そのジャーナル部２を支持手段９に支持されたクランク軸１を回転させたときの、該クランク軸１の回転角度（ジャーナル部回転角度）を角度データとして検出する角度検出手段１４と、前記クランクアーム４の内股距離を距離データとして検出する距離検出手段１５とを備えている。
【００１３】
更に、このデフレクション計測装置１２は、前記角度検出手段１４と有線等により接続され、前記距離検出手段１５と無線により接続されて、両検出手段１４，１５により検出されたデータを処理する処理ユニット１６を備えている。
前記角度検出手段１４は、前記ヘッドストック７の主軸の回転角度を検出するエンコーダーから構成されており、該検出した主軸の回転角度は、装着したクランク軸１の回転角度とされている。
前記距離検出手段１５は、一対のクランクアーム４，４間のピン部３とは反対側の所定の位置に、着脱自在に取り付けられた計測部１７を有する。この計測部１７は、クランクアーム４の内股距離を計測できるものであれば、接触式や無接触式の如何なる形式のものであっても良い。接触式の場合は、デジタルダイヤルゲージが例示される。
【００１４】
前記距離検出手段１４には、前記計測部１７の他に、該計測部１７により計測したデータ等を記憶するメモリー１８と、前記処理ユニット１６からの無線信号を受信する受信部１９と、メモリー１８のデータを処理ユニット１６に無線送信する送信部２０と、及び電源２１のバッテリーなどを一体的に有する。
前記処理ユニット１６は、クランク軸１の形状情報などを入力するための入力部２２と、前記距離検出手段１５にデータを無線送信するための送信部２３と、前記距離検出手段１５からのデータを無線受信するための受信部２４と、前記距離検出手段１５や角度検出手段１４からのデータを処理する処理部２５と、処理部２５で処理した結果を表示する表示部２６などを有する。
【００１５】
前記処理ユニット１６と距離検出手段１５との無線データ通信は、デジタルデータ通信とされている。
前記処理ユニット１６の送信部２３は、角度検出手段１４により検出したクランク軸１の一回転の回転角度（ジャーナル部回転角度）を、前記距離検出手段１５に対して、１°毎に送信する。即ち、ジャーナル部回転角度０°〜３６０°の角度データを、０°、１°、２°、３°・・・と１°毎に送信する。
前記距離検出手段１５は、その受信部１９において前記角度データを受信すると、該角度データをトリガー信号として、クランクアーム４，４間の内股距離を測定する。即ち、０°のとき距離ａ０、１°のとき距離ａ１、２°のとき距離ａ２、・・・として、内股距離を測定する。そして、その測定結果を角度データと対にして前記メモリー１８に計測データとして記憶する。即ち、メモリー１８内には、「０°：ａ０」、「１°：ａ１」、「２°：ａ２」、・・・の如く、３６０個の計測データが記憶される。
【００１６】
このように、角度データをトリガー信号として距離を計測することにより、角度データと距離データの対応づけが正確になる。
前記距離検出手段１５は、クランク軸１の全てのクランクアーム４，４間に設けられており、前記計測は、クランク軸１の一回転中において、全ての距離検出手段１５において同時に行われる。
処理ユニット１６においては、前記距離検出手段１５のメモリー１８内の必要なデータのみの送信を、前記各距離検出手段１５に対して要求する。即ち、デフレクション量はピン部３の位置が、０°、９０°、１８０°、２７０°の４個所の位置において評価されるので、ジャーナル部回転角度に対し、必要とする部位のピン部回転角度が対応づけされ、その対応づけされた４個所の角度データが、その特定の距離検出手段１５に送信される。
【００１７】
即ち、図例の４気筒用クランク軸１の第１〜４ピン部のうち、第１ピン部３のピン部回転角度とジャーナル部回転角度との関係が、例えば、ジャーナル部回転角度が１０°のとき、ピン部回転角度が０°であった場合、１０°、１００°、１９０°、２８０°の角度データが、処理ユニット１６の送信部２３より、第１ピン部３の距離検出手段１５の受信部１９に送信される。
第２ピン部３のピン部回転角度とジャーナル部回転角度との関係が、ジャーナル部回転角度が１９０°のとき、ピン部回転角度が０°であった場合、１９０°、２８０°、１０°、１００°の４個の角度データが、処理ユニット１６の送信部２３より、第２ピン部３の距離検出手段１５に送信される。
【００１８】
尚、ジャーナル部回転角度とピン部回転角度との関係は、入力部２２から入力されるクランク軸形状情報より得られる。即ち、入力情報には、気筒数、点火順序等が含まれる。
この実施の形態によれば、ジャーナル部回転角度とピン部回転角度との対応づけに誤差が生じない。
前記処理ユニット１６からの４個の角度データを受信した特定の距離検出手段１５は、そのメモリー１８に記憶している３６０個の計測データの内、要求された４個の計測データを送信部２０を介して、処理ユニット１６の受信部２４に送信する。
【００１９】
尚、一の処理ユニット１６と、複数の距離距離検出手段１５、１５・・とのデータ通信は、特定の距離検出手段１５に付与された識別符号（ＩＤ）を送信データに付加することにより行えば、当該データ通信がどの距離検出手段１５に対するものか、またはどの距離検出手段１５からのものかの識別が可能になる。
処理ユニット１６の処理部２５は、前記各距離検出手段１５からの４つの計測データに基づき、各ピン部３の０°、９０°、１８０°、２７０°におけるデフレクション量を算出して、その結果を表示部２６に表示する。この表示部２６の表示イメージは、前記従来の技術で示した特開平６−２６８５６号公報の「図１１」に記載の如きである。
【００２０】
前記処理部２５には、前記４つの計測データが、何らかの事情で欠落している場合、そのデータを補間する機能を有する。この補完機能は次の如きものである。
例えば、第１ピン部３からの１００°（ピン部回転角度では９０°）のデータが欠落している場合、前記１００°の前後３点の計測データの送信を当該距離検出手段１５に要求する。そして、送付された３点の計測データの平均値をもって、当該１００°の位置におけるデフレクション量とする。前記補間において、要求したデータが更に欠落している場合は、更に前後２点のデータを要求し、その平均値をもって、当該位置でのデフレクション量とする。
【００２１】
このようなデータ補完機能を有することにより、データの再収集の手間が省かれる。また、メモリー１８には、３６０個の多数のデータを記憶するようにしたので、データの再収集の必要がなくなった。
なお、前記データ送信は、デジタル通信とされているので、電波が弱くなってもデータの欠落が無い。また、データ末尾にチェックデータを２バイト付けて、エラーのチェックを行っているので、エラーの発生が防止される。
次に、前記支持手段９の高さ調整装置１３につき、説明する。
【００２２】
この高さ調整装置１３は、デフレクション量と支持手段９の調整量との関係をパターン化したデータベースを記憶する記憶手段２７と、前記デフレクション計測装置１２からのデフレクション量と前記記憶手段２７のデータベースとを突き合わせ処理する解析手段２８と、該解析結果を前記支持手段９へ制御量として出力する出力手段２９とを備えている。更に、この高さ調整装置１３には、支持手段９の位置情報等を入力する操作盤３０が設けられている。
ここで、前記記憶手段２７に記憶されるデータベースにつき説明する。
【００２３】
このデータベースは、次に説明する知見に基づきパターン化されており、そのパターン化は、支持手段９の位置及びクランク軸１の形式に基づく分類と、デフレクションに基づく分類に大別される。
まず、支持手段９の位置及びクランク軸１の型式に基づくパターン化につき説明する。
図３，４に示すように、クランク軸１の一端部を旋盤の面盤８で把持し、他端部を自由状態とし、各ジャーナル部２及びスラスト部５を支持手段９で支持した状態において、その支持手段９の高さを調整するとき、その支持手段９の位置、クランク軸１の形状によって、各スローのデフレクションに与える影響が異なるという事実を発見した。
【００２４】
即ち、各アームにダイヤルゲージを取り付け、支持手段９の軸受けメタル１０を上下駆動したときの、その隣のアームのデフレクションの変位を計測した。８台の支持手段９を個々に上下駆動したときの各々の影響度を調べた。
なお、図３，４における表中の「方向」が「正」とは、支持手段９の軸受けメタル１０を上方に移動させたとき、図５に示すように、ピン部３が上死点でのダイヤルゲージ３１で示すデフレクションが、マイナス方向に変化する場合を言い、「反」とは、プラス方向に変化する場合を言う。そして、「量」の丸印は、支持手段９の調整がデフレクションに与える影響度が大きいと言うことを示し、三角印は、影響が少ないことを示し、ペケ印は影響がないことを示している。
【００２５】
即ち、面盤８側に一番近いＮｏ．１の支持手段９を上方に移動したとき、Ａ位置のデフレクションは、ピン部３が上死点においてマイナス方向に変化するが、その影響はほとんどない。中間のＮｏ．４の支持手段９を上方に移動したとき、Ｃ位置とＤ位置におけるデフレクションは、ピン部３が上死点においてマイナス方向に変化し、その変化量は大きい。又は終端のＮｏ．８の支持手段９を上方に移動させたとき、Ｆ位置におけるデフレクションは、ピン部３が上死点でプラス方向に変化し、その変化量は大きい。
【００２６】
即ち、支持手段９の高さを調整するとき、支持手段９の位置によって、その隣の部分のデフレクション量に与える影響は同じでないと言うことが分かる。
また、図３のように、スラスト部５を面盤８側とは反対側にに位置させた場合と、図４のように、面盤８側に位置させた場合とでは、同じＮｏ．１支持手段９を同じ量だけ高さ調整しても、Ａ位置のデフレクション量に与える影響は異なる。
また、スラスト部５が無い場合と、スラスト部５が短い場合と、スラスト部５が長い場合とでも、デフレクションに与える影響は異なる。
【００２７】
さらに、面盤８に一番近い支持手段９を調整すると、面盤８に傾きが生じるので、面盤８の傾きをデフレクションと同様に測定して、面盤８に傾きが生じないように支持手段９を調整する必要がある（以下、この調整を「面盤芯出し」という）。この面盤芯出しもクランク軸１の型式によって、デフレクションに与える影響は異なるものとなると言うことが分かった。
図６に示すものは、一の支持手段９を調整した場合、その調整が他のスローのデフレクションにどの様に影響を与えるかを調べたものである。
【００２８】
同図において、例えば、Ｎｏ．４支持手段９を調整した場合は、丸印のＣ位置とＤ位置のデフレクションに大きな影響を与え、三角印のＢとＥ位置におけるデフレクションに与える影響は少なく、ペケ印のＡとＦ位置のデフレクションには影響を与えないことを示している。
場合分けに際しては、支持手段９の位置によって、どの範囲までのデフレクションに影響を与えるかが考慮されなければならないことが分かった。
即ち、逆に言えば、ある位置でのデフレクションに基づき、どの支持手段９をどの様に調整しなければならないかが分かった。
【００２９】
以上の知見に基づき、場合分けした。即ち、クランク軸１がどの様な型式のもので、どの様に把持されているか等のクランク軸１の型式情報と、支持手段９がどの位置のものか等の位置情報とによって、デフレクションに与える影響が異なると言う知見に基づき、次の９パターンに分類すれば、クランク軸１の支持手段９の調整を網羅できることが分かった。
【００３０】
（ルール１）、「中間」：中間位置のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図７に示す様に、調整を行うスローのデフレクション量（Ｇｎ）を入力とし、スローの面盤８に遠い側の支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓｎ）を出力とする。
（ルール２）、「面盤（スラスト無）」：スラスト部５を有しないクランク軸１の面盤芯出し。
この場合は、図８に示す様に、入力は面盤８のデフレクション量（Ｇ０）で、出力は最も面盤８に近い支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０）である。
【００３１】
（ルール３）、「面盤（スラスト１）」：スラスト部５が短い場合の面盤芯出し。
この場合は、図９に示す様に、面盤８のデフレクション量（Ｇ０）を入力とし、２つの支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０，Ｓ１）を出力とする。
（ルール４）、「面盤（スラスト２）」：スラスト部５が長い場合の面盤芯出し。
この場合は、図１０に示す様に、入力は面盤８のデフレクション量（Ｇ０）で、出力は２つの支持手段９のメタル移動量（Ｓ０，Ｓ１）である。
【００３２】
（ルール５）、「最終（スラスト無）」：スラスト部５が無い場合の最終のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１１に示す様に、入力は最終スローのデフレクション量（Ｇｎ）で、出力は最終支持手段９のメタル移動量（Ｓｎ＋１）である。
（ルール６）、「最終（スラスト１）」：スラスト部５が短い場合の最終のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１２に示す様に、入力を最終スローのデフレクション量（Ｇｎ）とし、出力は最終の２つの支持手段９のメタル移動量（Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋２）とする。
【００３３】
（ルール７）、「最終（スラスト２）」：スラスト部５が長い場合の最終のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１３に示す様に、入力を最終スローのデフレクション量（Ｇｎ）とし、出力は最終の２つの支持手段９のメタル移動量（Ｓｎ＋１、Ｓｎ＋２）とする。
（ルール８）、「最面盤側（スラスト１）」：スラスト部５が短い場合の面盤８側のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１４に示す様に、入力は面盤８に最も近いスローのデフレクション量（Ｇ１）で、出力は３つの支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）である。
（ルール９）、「最面盤側（スラスト２）」：スラスト部５が長い場合の面盤８側のデフレクションに基づく支持手段９の調整。
この場合は、図１５に示す様に、入力は面盤８に最も近いスローのデフレクション量（Ｇ１）で、出力は３つの支持手段９の軸受けメタル１０の移動量（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）である。
【００３４】
以上をまとめると、「表１」に示すようになる。
【００３５】
【表１】
次に、デフレクション量に基づく分類につき説明する。
デフレクション量の大きさは、経験則により０〜２５５の範囲で評価し、この数値を７段階にラベル付けした。この７段階分類は、次の表２以下に示されているが、その意味は、次のとおりである。
１：高（大）、２：高（中）、３：高（小）、４：中、５：低（小）、６：低（中）、７：低（大）。
そして、デフレクションの大きさについて７段階に分類したデフレクションの組み合わせを、前述の９パターン毎に検討した。このとき、デフレクションは、ピン部の回転角度が０°、９０°、１８０°、２７０°表されるが、０°を固定とし、９０°、１８０°、２７０°の３位置で表現することとし、分類の組み合わせ数の削減を図った。さらに、実際にあり得ない組み合わせを排除して、次の表に示すように、４９パターンに分類した。
【００３７】
【表２】
【表３】
【表４】
前記「表２」に示すものは、前記「ルール１」におけるもので、デフレクションの４９パターンに対する支持手段９の調整量がデータベース化されている。この表中の「入力」は、ラベル化されたデフレクション量であり、「出力」は、ラベル化された制御量である。この「出力」の「Ｆｒ」と「Ｒｅ」は、支持手段９の前後の軸受けメタル１０に対するものである。
なお、「表３」に示すものは、前記「ルール８」におけるものであり、「表４」に示すものは、「ルール９」におけるものである。
【００４１】
而して、高さ調整装置１３の記憶手段２７には、図１６に示すようなデータベースが記憶されている。
即ち、支持手段９の位置による９パターンと、データレベルによる４９パターンとに分類されたデータベースが記憶手段２７に記憶されている。なお、図１６中の９パターンの表は、前記「表１」と同じ内容を示し、４９パターンの表は、前記「表２〜４」と同じ内容を示している。
前記高さ調整装置１３の解析手段２８は、デフレクション計測装置１２から送られてきたデフレクション測定結果を、前記９パターンと、入力レベルにおける４９パターンとに従いパターン化する。このパターン化データを利用し、ファジー的推論を用いて行われる。
【００４２】
そして、測定結果をパターン化したものとデータベースとを突き合わせて、合致したものの「出力」を呼び出し、呼び出された「ラベル」を出力手段２９により実際の制御量に変換し、支持手段９の駆動装置１１に出力する。
図１７に本発明の処理手順が示されている。
即ち、ステップＳ１では、クランク軸型式情報（スロー数、各ピンの角度、長さ等の情報）、システムパラメータなどが処理ユニット１６の入力部２２よりキーボード入力される。
【００４３】
ステップＳ２では、処理モード、支持手段９の位置情報、スタート、ストップ指令等が高さ調整装置１３の操作盤３０より入力される。
そして、ステップＳ３では、デフレクション計測装置１２において、クランク軸１を一回転させ、距離検出手段１５により、全てのクランクアーム間の内股距離が計測される。
ステップＳ４では、必要な情報として各スロー毎にトップを０に置き換えてデーター整形が行われる。
【００４４】
ステップＳ５では、各スローのデフレクションが表示部２６により表示される。
ステップＳ６では、高さ調整装置１３の解析手段２８により、芯出し判定が行われる。即ち、実測デフレクション量と目標デフレクション量とが比較され、所定の芯出し精度か否かが判定される。芯出し精度が、計画目標値以内の場合、ステップ２で次の指示待ちとなり、許容範囲外であるとき、ステップＳ７に進み、芯出しをするための振れ止め爪移動量を決定する。
【００４５】
ステップＳ７では、デフレクションの値と位置の情報の必要項目を整理する。
ステップＳ８では、ステップ７の情報を基に、ファジー的推論にて、パターン化された振れ止め爪移動量のデータから、補完し、最終的な爪移動量を決定する。
ステップＳ９では、各振れ止め爪移動量を指示し、実行する。そして、再度、ステップ３へ戻り、デフレクションの計測を行う。
以上を、目標値になるまで繰り返し実行する。
【００４６】
尚、本発明は、前記の実施の形態に記載のものに限定されるものではなく、例えば、９パターンや４９パターンのパターン数は、これに限定されるものではない。また、旋盤における芯出しに限らず、研削盤やその他のものに適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、クランク軸の芯出し作業が、従来に比べて大幅に短縮でき、例えば、従来では、３０分以上必要としていたのが、本発明では５分以内で芯出し作業を行うことが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施の形態に係るクランク軸の芯出し装置の構成図である。
【図２】 図２は、支持手段の詳細図面である。
【図３】 図３は、クランク軸の型式と支持手段の位置がデフレクションに与える影響を調べた実験概要の説明図である。
【図４】 図４も、クランク軸の型式と支持手段の位置がデフレクションに与える影響を調べた実験概要の説明図である。
【図５】 図５は、図３，４中の表の説明をするためのデフレクションの説明図である。
【図６】 図６は、支持手段の調整が他のデフレクションに与える影響を調べた実験概要の説明図である。
【図７】 図７は、中間スロー調整用のルールを示す説明図である。
【図８】 図８は、面盤（スラスト部無し）調整用のルールを示す説明図である。
【図９】 図９は、面盤（スラスト１）調整用のルールを示す説明図である。
【図１０】 図１０は、面盤（スラスト２）調整用のルールを示す説明図である。
【図１１】 図１１は、最終（スラスト無し）調整用のルールを示す説明図である。
【図１２】 図１２は、最終（スラスト１）調整用のルールを示す説明図である。
【図１３】 図１３は、最終（スラスト２）調整用のルールを示す説明図である。
【図１４】 図１４は、面盤側（スラスト１）調整用のルールを示す説明図である。
【図１５】 図１５は、面盤側（スラスト２）調整用のルールを示す説明図である。
【図１６】 図１６は、高さ調整装置内におけるデータ処理のブロック図である。
【図１７】 図１７は、本発明方法の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ クランク軸
２ ジャーナル部
３ ピン部
４ クランクアーム
９ 支持手段
１２ デフレクション計測装置
１３ 高さ調整装置
１４ 角度検出手段
１５ 距離検出手段
１６ 処理ユニット
２７ 記憶手段
２８ 解析手段
２９ 出力手段
Claims (4)
- ジャーナル部とピン部とクランクアームとを複数有するクランク軸の、各ジャーナル部を支持手段により回転自在に支持し、該支持手段の支持高さを調整することによりクランク軸の芯出しを行う方法であって、
（１）予め、デフレクション量と支持手段の調整量との関係を、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクションとに基づいて場合分けすることによりパターン化されたデータベースを作成しておき、
（２）前記複数のクランクアーム間での相互影響を考慮すべく、前記クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム間のデフレクションを同時に計測し、
（３）全てのクランクアームに関して、実測デフレクション量とクランク軸型式情報に基づく目標デフレクション量とを比較し、該比較の結果を基にして芯出し精度が計画目標値以内か否かを判定し、
（４）前記計画目標値を外れている場合は、前記計測の結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求め、
（５）該調整量に基づいて、全ての支持手段の高さ調整を同時に行い、
（６）再度、クランクアーム間の実測デフレクション量と目標デフレクション量とを比較し、
前記芯出し精度が計画目標値以内に収束するまで上記（２）〜（６）の工程を繰り返し行うことを特徴とするクランク軸の芯出し方法。 - 前記突き合わせ処理は、前記計測の結果と前記データベースとをファジー的推論により適合させるものであることを特徴とする請求項１記載のクランク軸の芯出し方法。
- ジャーナル部とピン部とクランクアームとを複数有するクランク軸の、各ジャーナル部を支持手段により回転自在に支持し、該支持手段の支持高さを調整することによりクランク軸の芯出しを行う装置であって、
デフレクション量と支持手段の調整量との関係を、クランク軸の型式と、支持手段の位置と、デフレクションとに基づいて場合分けすることによりパターン化されたデータベースを記憶する記憶手段と、
前記複数のクランクアーム間での相互影響を考慮すべく、前記クランク軸の１回転中に全てのクランクアーム間のデフレクションを同時に計測するデフレクション計測装置と、
全てのクランクアームに関して、実測デフレクション量とクランク軸型式情報に基づく目標デフレクション量とを比較し、該比較の結果を基にして芯出し精度が計画目標値以内か否かを判定し、前記計画目標値を外れている場合は、前記計測の結果と前記データベースとを突き合わせ処理して、全支持手段の調整量を求める解析手段と、
該調整量に基づいて、全ての支持手段の高さ調整を同時に行う出力手段と、
を備えていることを特徴とするクランク軸の芯出し装置。 - 前記デフレクション計測装置は、前記クランク軸の回転角度を角度データとして検出する角度検出手段と、前記クランクアームの内股距離を距離データとして検出する距離検出手段と、前記角度データと距離データとに基づきデフレクションを求める処理ユニットとを有し、前記距離検出手段は、クランクアーム間に設けられて、無線等により処理ユニットとデータ通信可能とされていることを特徴とする請求項３記載のクランク軸の芯出し装置。
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