JPH0528773B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、回転体のつりあい試験の分野で利用
される。

本発明は、支持部分のみを備えている回転体の
つりあい試験、特にクランク軸のつりあい試験に
おいて、のちほど慣性のある部品を取りつける際
に使用するものとして回転体に設けてある支持部
分（クランクピン）の位置を、その理想的な位置
と比較した場合の不正確さを補償する方法および
装置に関するものである。

(ロ) 従来技術 のちほど個々のクランクピンに連結されるクラ
ンク機構（ピストンロツド、ピストン、ピストン
ピン、ピストンリングで構成）の部品のシミユレ
ーシヨンのため、いわゆるマスターリングがそれ
ぞれのクランクピンに取り付けられる。この場合
クランクピンの配置は、クランク軸上のクランク
ピンの理想的な配置からそれており、例えばV8
型エンジンの場合には、クランクピンの軸相互間
の角距離はもはや90゜ではなく、90゜からそれた値
をとつている。従つてマスターリングによつて、
この偏差も補償される。同様のことが、クランク
軸の軸線からクランクピンの軸までの半径方向の
距離にも当てはまる。これらの誤差もマスターリ
ングによつて補償され、のちほどクランク機構を
取りつけた際にはもはや現われない。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 クランク軸の不つりあい測定作業の前後にこの
種のマスターリングを取り付けたりはずしたりす
るのは非常な時間の浪費である。そこでクランク
軸上のクランクピンの偏心状態の影響を考慮し
て、発生する不つりあいを除去するための追加不
つりあいおもりを、クランク軸の外部のクランク
軸駆動軸上に、相応の角度的位置に、駆動軸の軸
線から相応の距離を保つて配置したつりあい試験
機が提案された。この種の追加不つりあいおもり
は、呼び寸法、目標値、個々のクランクピンの角
度的配置および偏心距離によつて使い分けられ
る。クランクピンが対称位置に配置されている場
合には、この種の追加不つりあいおもりを取り付
ける必要はない。なぜなら目標値の効果が、対称
性のために相殺されてしまうからである。このよ
うに相殺されたクランク軸を回転させると、その
クランク軸の実際値が目標値からそれることによ
つて、不可避的に誤差不つりあいが生ずる。この
誤差不つりあいは、のちほどクランク軸にクラン
ク機構を取り付けた際、有害な結果をもたらす。
この誤差不つりあいは、つりあい誤差の許容限界
を越えているかも知れない。

上述のことは、クランク軸にしか当てはまらな
いというわけではない。回転軸に対する特定の幾
何学的位置、および基礎物体の周囲面の特定の幾
何学的位置に、支持部分が配置されているような
他の回転体であつて、その支持部分にはのちほど
構成部材が固定されるが、当該回転体の製造段階
でその支持部分が本来の理論上の幾何学的位置か
らそれてしまつている、というような回転体にも
当てはまる。そこで本発明の基礎になつているの
は、マスターリングの取り付け、且つそれを取り
付け位置に保持しておくというような手間をかけ
ることなしに、上述のような誤差不つりあいを回
避するという課題である。

(ニ) 問題点を解決するための手段と作用 この課題は、特許請求の範囲第１項の特徴部分
に記載した特徴によつて解決される。幾何学的な
実際位置が幾何学的な理想位置から偏よつている
ことの影響は、回転体に現存する実際の不つりあ
いから離れて、まだクランク機構の取り付けを終
つていない回転体の不つりあいに対する上記偏差
の影響という点に目を向けた場合、幾何学的な理
想位置と幾何学的な実際位置との偏差を確定する
ことによつて明らかにすることができ、つりあい
試験で見いだされた不つりあいに付加することに
よつて除去し得るので、クランク機構の取り付け
を終つた状態では誤差不つりあいが現われない。

特許請求の範囲第２項に記載した実施態様は、
特にクランク軸またはその他の長尺回転体であつ
て、その周囲面に、のちほど構成部材を取りつけ
るための、複数個の支持部分を持つている回転体
のつりあい試験に適している。この実施態様は、
複数個の偏差量を合成力として、見いだされた不
つりあいに付加することを開示している。

本発明の特異な実施態様として、特許請求の範
囲第３項の特徴部分は、偏差量の確定つまり幾何
学的測定と、回転体に含まれている不つりあいの
確定とのため、同一の測定装置を使用することを
提案する。そうすれば、幾何学的な偏差から生じ
る力を、他の基準に基いて得られる不つりあい
力、例えば直交座標系で得られる不つりあい力に
変換する必要がなくなる。

特許請求の範囲第４項は、本発明の方法を実施
するための測定装置を提供する。本発明の方法で
は、誤差不つりあいを生じさせる位置不正確さ
が、目標値に換算されることなしに正確に補償さ
れる。

誤差不つりあいの原因となるであろうような値
が、回転体の不つりあいを確定する角度基準シス
テムとは別の角度基準システムで見いだされたと
き、その値をどんな風に補償することができるか
を、特許請求の範囲第５項が提供する測定装置が
開示している。

特許請求の範囲第６項には角度基準システムを
記載した。この角度基準システムは測定用探針を
必要とするが回転体のつりあい試験用の角度基準
システムとしても用いることができる。

(ヘ) 実施例 次に、１つの好ましい実施態様を図面に基いて
説明する。

図面では、同じ構成部分には同じ参照数字を付
してある。

計測軸受１に支持されている回転体、例えばク
ランク軸２（図面にはV8型のエンジンのクラン
ク軸を示したが、これの代りに他の構造のクラン
ク軸、または支持部分を備えた更に別の回転体で
もよい）について、クランクピン４，５，６，７
の位置が半径方向および周方向にずれていないか
を検査すると仮定しよう。幾何学的な理想位置と
幾何学的な実際位置との間の差は、測定用探針
８，９，１０，１１，１２，１３，１４および比
較回路１５ないし２１を径て供給される。測定用
探針としては、例えば回転体に接触して、または
接触しないままで、機械的、光学的、電気的に作
動するもの等、寸法測定に適したあらゆる探針を
使用することができる。

まず個々のクランクピンの理想位置と実際位置
との間の差がこれらの比較回路１５ないし２１で
確定されると、これらの差は左側の補償平面３０
と右側の補償平面３１に分配され積算された後、
例えば左側の補償平面３０に分配された差の値の
鉛直成分はすべて成分導線２２を経由して成分記
憶装置２４に、また右側の補償平面３１に分配さ
れた差の値の鉛直成分はすべて成分導線２３を経
由して成分記憶装置２５に、供給される。左側の
補償平面３０に分配された差の値の水平成分は別
の成分導線２８を経由して別の成分記憶装置２６
に、また右側の補償平面３１に分配された差の値
の水平成分は別の成分導線２９を経由して別の成
分記憶装置２７に、それぞれ切り離して供給され
る。

計測軸受１の内部での幾何学的測定が回転体の
（この場合にはクランク軸２の）不つりあい測定
用の角度基準システムとは別の角度基準システム
で行われる場合に備えて、右側補償平面３１用と
して、成分導線２３および別の成分導線２９の途
中に変換回路３３が、また左側の補償平面３０用
として、成分導線２２および別の成分導線２８の
途中に変換回路３２が、それぞれ設けられてお
り、上述の差の値はこれらの変換回路で、回転体
の不つりあい測定用の角度基準システムに適合す
るように変換される。

計測軸受１は、回転体がのちほどつりあい試験
機（図示せず）に支えられるときと同じ部分で回
転体を支える。その意味において、検査されるべ
き回転体にとつては、計測軸受１の場合と同様、
つりあい試験機そのもののすわりのよさも問題で
ある。しかもつりあい試験機の場合は最初の工程
において、この実施態様のようにクランクピン４
が締めつけられた状態で（第２図および第３図参
照）、測定用探針８ないし１４がそれぞれ対応す
るクランクピン４ないし７を水平方向および鉛直
方向から調べる。

このような場合には、幾何学的測定用、つまり
静的測定用の角度基準システムが、動的不つりあ
い測定用の角度基準システムと同一であれば有利
である。計測軸受１が同時につりあい試験機の支
持軸受となつておれば、変換誤差が発生すること
はあり得ない。

成分ごとの差の値が成分記憶装置２４，２５お
よび更に別の成分記憶装置２６，２７に記憶さ
れ、測定用探針８ないし１４が遠ざかり、クラン
クピン４がクランプ装置４０から解放された後
に、回転体の不つりあい測定作業が始まる。つり
あい試験機の支え面３４，３５に発生する不つり
あい振動は、振動変換装置（図面に示してない）
に伝達され、測定回路（図面に示してない）で右
側の補償平面３１と左側の補償平面３０に換算さ
れた上で不つりあい測定装置３６に供給され、同
装置内で左側の補償平面３０用の構成部分および
右側の補償平面３１用の構成部分に記憶される。

回転体の不つりあい測定から得られた左側補償
平面３０の鉛直方向成分と、成分記憶装置２４か
ら読み取られた同じく左側補償平面３０の理想値
と実際値との間の差の鉛直方向成分とは、導線４
１を経由して結合点４３で結合される。回転体の
不つりあいのうち導線４２を経由して到達する左
側補償平面３０の水平成分と、成分記憶装置２６
から読み取られた同じく左側補償平面３０の理想
値と実際値との間の差の水平成分とは、結合点４
４において結合される。同様に、導線４５，４６
を経由して到達する右側補償平面３１の鉛直成分
および水平成分は、成分記憶装置２５，２７から
到達する理想値と実際値との間の差の成分と、結
合点４７，４８において結合される。表示器導線
４９，５０，５１，５２には、左側補償平面３０
と右側補償平面３１の修正されるべき不つりあい
値が成分ごとに切り離されて現われ、不つりあい
表示器５３に表示される。このためには、成分記
憶装置２４ないし２７に書き込まれた成分であつ
て幾何学的な偏差量を意味しているものが、これ
らの成分記憶装置の次に配置された回路５４，５
５，５６，５７で、不つりあい力に換算されるこ
とが必要である。次にこれらの不つりあい力は結
合点４３，４４および４７，４８に供給され、そ
こで、導線４１，４２および４５，４６を経由し
て到達する不つりあい力の成分に付加される。

偏差量確定に用いる角度基準システムを示す第
２図では、クランク軸２の横断面を単純化した形
で描いてある。図示の場合にはクランクピン４が
クランプ装置４０で締めつけられている。計測軸
受１はクランク軸２を、左側のジヤーナルの領
域、すなわち支え面３４で支える。クランクピン
４の軸６１とクランク軸の回転軸６２とは同一鉛
直面６０上にある。理想位置からの半径方向の偏
差量を確定するため、測定用探針８および１１が
それぞれクランクピン４および７の回転軸に向か
つて鉛直に、それらのクランクピンの周囲面に接
触させられる。測定用探針の接触によつて、それ
ぞれのクランクピンの回転軸の偏位量、すなわち
それぞれのクランクピンの重心位置の偏位量が得
られる。この量に関しては、更にそれぞれのクラ
ンクピンの半径も考慮に入れなければならないこ
とは明白である。クランクピンで重要なのは、そ
こに固定される構成部材の直径精度だから、個々
のクランクピンそのものの許容誤差を補償する必
要はない。これに反して、支持部分の直径の精度
がこの実施例の場合ほど十分でないような他の回
転体の場合には、支持部分の対称軸、すなわち支
持部分の重心位置から、その外部輪郭線までの距
離を、補足的に補償すべきである。クランクピン
５および６の半径方向の偏差量は、測定用探針１
２および１３を使つて、これらのクランクピンの
回転軸に向かつて水平に測定する。

クランクピン５の角度的なずれは、測定用探針
９によつて、このクランクピンの回転軸に向かつ
て鉛直に測定される。クランクピン７の角度的な
偏差量は、測定用探針１４によつて水平に測定さ
れ、クランクピン６の角度的な偏差量は、測定用
探針１０によつて、このクランクピンの回転軸に
向かつて鉛直に測定される。この場合にはクラン
クピン４を基準ピンとしたのだから、クランクピ
ン４については角度的なずれを測定する必要はな
い。

第３図に示す角度基準システムにおいても同様
にクランクピン４がクランプ装置４０に保持さ
れ、支え面３４が計測軸受１に支えられている。
軸６１と回転軸６２は第２図の場合と同様に鉛直
面６０上にある。しかし測定用探針の作用方向
は、鉛直面６０に対して傾斜した平面上にあり、
それぞれ軸６１，６３，６４，６５と交わつてい
る。４対の測定用探針６９，７０，７１，７２が
１対ずつ、これらの軸のそれぞれと交わるように
配置され、それによつて各クランクピンの半径方
向および円周方向のずれが測定される。この第３
図に示した角度基準システムでは、１対ごとに測
定用探針の作用方向は90゜の角をなしている。し
かし、１対ごとの測定用探針の作用方向のなす角
を、90゜以外の角にすることも可能である。それ
と共に、回転体の不つりあいを検査する角度基準
システムにおいて、既に偏差量を測定してしまう
ことも可能である。

(ヘ) 効果 マスターリングを取り付け、且つそれを取り付
け位置に保持しておくという手間をかけることな
しに、実際値と目標値間の誤差の不つりあいを回
避できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、偏差量を検知し、データ処理するた
めの測定装置の概略図、第２図および第３図は、
偏差量を確定するための第１および第２の角度基
準システム説明図である。 ２……回転体、４，５，６，７……支持部分、
１５〜２１……比較回路、２４〜２７……記憶装
置、３０，３１……補償平面、３２，３３……変
換回路、５３……不つりあい表示器、５４〜５７
……回路、６０……平面、６１……軸、６２……
回転軸、６３，６４，６５……軸、６９，７０，
７１，７２……測定用探針。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転体、特にクランク軸のつりあい試験にお
   いて、後工程で慣性のある部品を取り付けるよう
   準備された回転体の支持部分、即ちクランクピン
   の実際位置を検出し、その実際位置と理想位置と
   の偏差がつりあわせ工程中に測定された不つりあ
   いに付加されることを特徴とする、つりあい試験
   方法。 ２ 複数個の支持部分のそれぞれの実際位置と理
   想位置との偏差の影響を合成力として、つりあい
   試験で見いだされた不つりあいに付加されること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のつり
   あい試験方法。 ３ 偏差量の確定と不つりあいの確定とが同一の
   角度基準システムで行われることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項記載のつりあい試験方法。 ４ 回転体、つりあい試験機、および、補償平面
   において除去されるべき不つりあいのための修正
   面分離回路と不つりあい表示器とを備えた不つり
   あい測定器を有する測定装置において、 回転軸に対して特定の幾何学的位置および基礎
   物体の周囲面の特定の幾何学的位置に配置され、
   後の工程で追加の構成部材が取り付けられる支持
   部分の半径方向および円周方向の実際位置を調べ
   るための測定用探針を備えており、各測定用探針
   には比較回路１５ないし２１が接続され、各比較
   回路において、前記支持部分の半径方向および円
   周方向の実際位置と理想位置との間の偏差が形成
   されると共に、その偏差が各比較回路において、
   左側の補償平面３０に入る成分と右側の補償平面
   ３１に入る成分とに分離され、 上記成分は各平面においてその符号別に合計さ
   れて、それぞれの記憶装置２４，２６，２５，２
   ７に記憶され、 各記憶装置に書き込まれた和の不つりあい力
   は、それぞれの前記偏差を不つりあいに換算する
   回路５４，５５，５６，５７で確定され、 回転体の不つりあい測定の結果も前記補償平面
   ３０，３１において各平面ごとに各成分に分けら
   れ、それに上記確定の結果が付加され、 上記の結果を、回転体２から修正されるべき不
   つりあいの値として、不つりあい表示器５３に各
   補償平面について、成分ごとに切り離されて表示
   される ことを特徴とするつりあい試験測定装置。 ５ 回転軸に対して特定の幾何学的位置および基
   礎物体の周囲面の特定の幾何学的位置に配置さ
   れ、後の工程で追加の構成部材が取り付けられる
   支持部分の実際位置が理想位置からどれだけ幾何
   学的に偏差しているかを、不つりあい測定の角度
   基準システムとは異なつた角度基準システムで測
   定する際、回転体の不つりあい値を付加する前の
   偏差の値の変換用として、変換回路３２，３３が
   設けられていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第４項記載のつりあい試験測定装置。 ６ 回転体上の支持部分の位置を幾何学的に測定
   するための角度基準システムにおいて、回転軸に
   対して特定の幾何学的位置および基礎物体の周囲
   面の特定の幾何学的位置に配置され、後の工程で
   追加の構成部材が取り付けられる複数の支持部分
   の中の１つの支持部分４が基準として固定され 回転体の回転軸６２と基準用支持部分の軸６１
   とを含む平面６０に対して垂直な平面上で、第１
   の測定用探針が、ある角をなしており、第２の測
   定用探針の測定方向も同様に上記と同じ垂直平面
   上にあるが、第１の測定用探針の測定方向とは、
   ある角度、例えば90゜をなしており、前記のすべ
   ての支持部分４，５，７，６が、これら第１およ
   び第２の測定用探針によつて調べられ、 おのおのの支持部分用として設けられている２
   本ずつの測定用探針６９，７０，７１，７２、の
   測定方向が、支持部分４，５，７，６のそれぞれ
   の支持部分の軸６１，６３，６４，６５と交わつ
   ている角度基準システムを使用していることを特
   徴とする、特許請求の範囲第４項記載のつりあい
   試験装置。