JPH0641085B2 - クランク軸のバランス修正方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクランク軸のバランス修正方法およびその装置
に関し、一層詳細には、クランク軸を製造する際、所定
のテーブル上で当該クランク軸を構成するウエイトのア
ンバランス部位を検出すると共にテーブル上でワークを
移送することなく前記アンバランス部位を穴明け加工等
により切削して動釣合いの取れたクランク軸を提供する
ことが可能なクランク軸のバランス修正方法およびその
装置に関する。

一般に、内燃機関において、そのシリンダ内に発生する
爆発力はピストンの往復運動を惹起し、さらに前記ピス
トンに接続する連結棒の他端部がクランクピンに係着さ
れていることにより、前記往復運動は回転運動としてク
ランク軸に伝えられる。このように、クランク軸はシリ
ンダ内に発生するピストンの往復運動を回転運動に変え
る作用を施すものであるが、その軸長がかなり大きいた
め回転時に両端部における動釣合いを確保する必要があ
る。そこで、クランク軸はピストン運動を効果的に回転
運動に変えるために、前記クランクピンに対向する部分
にバランス用ウエイトを形成しており、従って、クラン
ク軸は軸に対してその重さが均一とならず、結局、クラ
ンク軸が動釣合いにあるか否かを測定することは極めて
困難となる。

従来、このような回転体の動釣合い測定装置はクランク
軸の両端を軸により支持し、夫々のクランクピンにダミ
ーウエイトを装着して前記クランク軸の重さの釣合いを
保ちながらこれを回転させ、規準値以上の揺れが測定さ
れれば、前記クランク軸を不良品と判定するよう構成し
ている。従って、この動釣合い測定装置によって前記の
ように規準値以上の揺れが測定されれば、ウエイト部分
にドリル等を臨ませ、このドリル等の切削工具によって
前記ウエイト部分の一部を切削してその部位の重量を減
らし、これによってバランスが取れれば良品として出荷
し、またバランスが取れない場合にはさらにウエイトを
減ずるような方策を講じている。

そこで、従来から、このようにクランク軸におけるウエ
イトのバランスを修正するについては、例えば、トラン
スファマシン形式の装置が採用されている。すなわち、
ウエイトのバランスの測定を行い、次いで、当該ワーク
はトランスファされて再びドリル等の切削工具に臨み、
そこで切削加工を施されてウエイトの重量を減じ、再
び、測定装置に戻されてバランスウエイトの測定がなさ
れる。一方、単体で構成されるウエイトバランス測定器
にボール盤等を近接配備し、バランス測定が行われたワ
ークを人力によって位置決めして前記ボール盤に臨ませ
切削加工を施す等の構成を採用するものもある。

然しながら、前者のトランスファマシン方式によれば、
比較的高能率にバランス修正が行われるが、設備の規模
自体が極めて大型化する。従って、少種類のワークを多
量に生産する場合には好適であるが、加工するワークの
種類が頻繁に変更されるような場合には前記能率性は一
挙に低下する。しかも、専有面積が極めて大きいため
に、工場内における空間の有効な活用が出来ないという
不都合が指摘される。

一方、単体からなるバランス測定器にボール盤等を近接
配備する方式によれば、自動化を図ることが到底困難で
あり、従って、生産効率が劣ると共に経済的でないとの
難点が指摘されている。

本発明は前記の不都合を一挙に解消するためになされた
ものであって、ウエイトバランス測定装置とウエイトバ
ランス修正用切削装置とを一体的に配設し、ウエイトバ
ランス測定装置によって得られたウエイトのアンバラン
ス部位情報とアンバランス量情報とを記憶装置に一旦格
納しておき、この記憶情報に基づき前記ウエイトバラン
ス修正用切削装置を付勢し、これによって種々のワーク
のウエイトバランスを迅速にしかも確実に修正すると共
に工場空間における有効使用面積を縮小し、且つ生産能
率を著しく増大させることが可能なクランク軸のバラン
ス修正方法およびその装置を提供することを目的とす
る。

前記の目的を達成するために、本発明はウエイトとクラ
ンクピンとを含むクランク軸を回転する工程と、 前記ウエイトのアンバランス部位とアンバランス量とを
測定し、前記アンバランス部位とアンバランス量に係る
データを記憶装置に記憶させる工程と、 前記クランク軸に対して押え治具を臨ませて該クランク
軸を位置決め保持する工程と、 前記アンバランス部位データとアンバランス量データに
基づき粗切削工具によりウエイトのアンバランス部位に
対して孔部を粗切削する工程と、 前記アンバランス部位データとアンバランス量データに
より該アンバランス部位に対して前記孔部を仕上げ切削
する工程と、 からなることを特徴とする。

さらにまた、本発明はウエイトとクランクピンとを含む
クランク軸を回転自在に支承する支持部材と、 前記クランク軸を回転する回転駆動源と、 前記ウエイトのアンバランス部位を検出するアンバラン
ス部位検出センサと、 前記アンバランス部位におけるアンバランス量を検出す
るアンバランス量検出センサと、 前記アンバランス部位検出センサとアンバランス量検出
センサの検出情報に係るデータを夫々記憶する記憶手段
と、 前記支持部材に対応して設けられ、少なくとも直交する
二つの方向に移動自在であり且つクランク軸に孔部を穿
設する粗切削と仕上げ切削用の二つの切削工具を有する
切削手段と、 前記クランク軸のアンバランス部位を位置決め固定する
位置決め手段と、 前記記憶手段から出力されるアンバランス部位データに
より前記切削手段を変位させて当該アンバランス部位に
前記切削工具を臨ませる移動手段と、 前記記憶手段に記憶されたアンバランス量データにより
切削手段を変位させて粗切削用と仕上げ切削用の切削工
具を介してウエイトを所定量孔切削する駆動手段と、 から構成することを特徴とする。

次に、本発明に係るクランク軸のバランス修正方法につ
いてそれを実施する装置との関係において好適な実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

図において、参照符号10は基台を示し、その基台10の一
方の側部にはＬ字状の取付部材12に保持された駆動源保
持体14が取着される。前記駆動源保持体14には回転駆動
源、例えば、第１のモータ16が装着される。一方、前記
基台10の上面にはロッド18a、18b等を介して支持台20が
浮設され、前記支持台20の両端部に夫々支柱22、24が垂
設される。支柱22には図示しない軸受により回転自在に
支承される軸26が水平方向に延在し、前記軸26の一端部
にプーリ28が装着される。前記プーリ28と第１モータ16
の回転駆動軸16aに軸着されたプーリ30との間にはベル
ト32が張架され、前記軸26の他端部に軸着されたディス
ク状の回転保持部材34を回転自在とする。この場合、前
記回転保持部材34の一側面部にこれを貫通する第１のワ
ーク保持軸36を水平方向に延在させて突出形成する。次
に、支柱24には第２のワーク保持軸40を第１ワーク保持
軸36に対向するように突設形成しておく。なお、その
際、前記支柱24若しくは第２ワーク保持軸40を変位可能
に構成し、第１ワーク保持軸36に対する第２ワーク保持
軸40の離間距離を相対的に変更出来れば、ワークの装着
並びに離脱の際、あるいはワークの機種の変更の際、容
易に対応することが可能となる。

以上のような構成において、前記支柱台20に対して一体
的にＸ軸移動機構42を配設する。前記Ｘ軸移動機構42の
中央空間部43には第１のボールねじ44がその長手方向に
沿って延在し、前記第１ボールねじ44の一端部は第２の
モータ46の図示しない回転駆動軸と係合する。また、こ
の第１ボールねじ44にはＹ軸移動機構48が係合する。前
記Ｙ軸移動機構48の中央空間部49にはその長手方向に沿
って第２のボールねじ50が前記第１ボールねじ44と直交
するように延在し、前記第２ボールねじ50の一端部は第
３の回転駆動駆動源、すなわち、第３モータ52の図示し
ない回転駆動軸に係合している。

そこで、前記第２ボールねじ50にドリルユニット54が係
合する。すなわち、前記ドリルユニット54は、第３図か
ら容易に諒解されるように、その先端部に孔部を穿設す
る粗切削用の第１のドリル５８ａと仕上げ切削用の第２
のドリル５８ｂとを回転自在に装着し、前記第１ドリル
58aと第２ドリル58bとはユニット本体56の内部に配設さ
れている前記図示しないモータによって選択的に回転付
勢される。

なお、前記ドリルユニット54の下方に第１の押え用治具
60を配設すると好適である。すなわち、第４図に示すよ
うに、前記第１治具60は実質的には図示しないシリンダ
から延在するシリンダロッド62の先端部に固着され、ワ
ークＷ、すなわち、クランク軸が第１ワーク保持軸36と
第２ワーク保持軸40との間で保持される時、前記シリン
ダの駆動作用下にワークＷのクランクピンに圧接する役
割を果たす。

一方、前記Ｘ軸移動機構42の両端部に一組の第２の押え
用治具64を配設する。この第２治具64は、図から容易に
諒解されるように、その先端部にワークＷの端部軸部と
係合する凹部66を切刻しており、さらに、このように構
成される第２治具64には第３の押え用治具68が臨む。第
３治具68は図示しないシリンダのシリンダロッド70の先
端部に係着され、従って、このシリンダの駆動作用下に
前記第２治具64の凹部66にワークＷの端部軸部を押圧す
る作用を営む。すなわち、第１治具60と第２治具64とは
互いに偏位しているためにワークをクランプする際、ク
ランク軸のように変位し易いものであっても容易にこれ
を位置決めすることが可能であるという効果が得られ
る。

次に、以上のように配置構成される基台10、Ｘ軸移動機
構42、Ｙ軸移動機構48の回転駆動源を付勢し、ワークＷ
に対し前記Ｙ軸移動機構48を移動させて所定の位置に位
置決めすると共にドリルユニット54を付勢する制御回路
について第２図を参照しながら説明する。

先ず、制御回路80は演算制御ユニット82と、ウエイトバ
ランス測定回路84と、前記演算制御ユニット82に接続さ
れて夫々モータ16、46および52を駆動するためのドライ
バ86、88および90とを含む。前記演算制御ユニット82と
ウエイトバランス測定回路84にはワークＷの機種等を選
択する入力装置92を接続している。この場合、前記演算
制御ユニット82は、実質的には、マイクロコンピュータ
で構成され、従って、その内部にＣＰＵ94と、ＲＯＭ96
とＲＡＭ98と入力ポート100と出力ポート102とを有す
る。そして、入力ポート100には第１モータ16に連結さ
れたロータリエンコーダ104と、第２モータ46に連結さ
れたロータリエンコーダ106と、第３モータ52に連結さ
れたロータリエンコーダ108の出力側が接続される。一
方、プーリ28に近接して配置されたワークＷの回転角度
を検出するための角度検出センサ110と、ワークＷの両
軸端に近接配置されてこのワークＷのウエイトのアンバ
ランスの量を検出するウエイトバランス両検出センサ11
2a、112bの出力側は夫々前記ウエイトバランス測定回路
84に接続される。なお、この場合、前記演算制御ユニッ
ト82の出力側は前記ドライバ86、88および90に接続され
ている。

本発明に係るクランク軸のウエイトバランス修正方法を
実施するための装置は基本的には以上のように構成され
るものであり、次に、当該装置の作用並びに効果につい
て説明する。

先ず、支持台20上の支柱22、24にクランク軸からなるワ
ークＷが装着される。この場合、ワークＷは第１のロッ
ド120と第２のロッド122と第３のロッド124とを含み、
前記第１ロッド120と第２ロッド122との間には一組のバ
ランス用ウエイト126a、126bとこれらのウエイト126a、
126bに偏心して連結する第１のクランクピン128を有し
ている。同様にして、第２ロッド122と第３ロッド124と
の間にも一組のバランス用ウエイト130a、130bとこれら
のウエイト130a、130bに偏心して連結する第２のクラン
クピン132が設けられている。

そこで、前記ワークＷの第１ロッド120と第３ロッド124
から軸線方向に延在する軸134a、134bに夫々形成された
円錐状の凹部136a、136bに第１ワーク保持軸36と第２ワ
ーク保持軸40のテーパ上の先端部を係合させて前記ワー
クＷをしっかりと保持させる。この時、前記の通り、第
２ワーク保持軸40を第１ワーク保持軸36から一旦離間さ
せればワークＷの装着は容易に完遂可能である。

次いで、入力装置92を介して演算制御ユニット82からド
ライバ86に対してモータ16の回転駆動信号を送給する。
この結果、前記モータ16はプーリ30、ベルト32を介して
プーリ28を回転し、これによって回転軸26が回転すると
共に第１ワーク保持軸36、第２ワーク保持軸40が回転し
てワークＷを所定の緩慢な速度で回転させる。この時、
前記ワークＷのウエイト126a、126b、130a、130bにアン
バランスがあると、ワークＷの回転にむらが生じてく
る。このため、ウエイトバランス量検出センサ112a、11
2bはこのウエイトのアンバランスの有無と共にそのウエ
イトアンバランスの量を検出するに至る。一方、角度検
出センサ110はプーリ28の回転角度、ひいてはワークＷ
の回転角度をウエイトバランス測定回路84に送給する。
すなわち、前記ウエイトバランス測定回路84は角度検出
センサ110の出力信号をデジタル信号に変換して入力ポ
ート100を介してＣＰＵ94に送給し、ＣＰＵ94は前記角
度検出センサ110の出力信号をアドレス信号としてＲＡ
Ｍ98にデジタル化されたウエイト126a、126b、130a、13
0bのウエイトアンバランスの量を書き込む。

次いで、前記入力装置92を介してドリルユニット54の付
勢信号が演算制御ユニット82に送給される。この場合、
演算制御ユニット82はＲＡＭ98に格納された記憶データ
からワークＷのウエイトアンバランス位置を読み出し、
これをドライバ88と86に送給する。このため、モータ46
はボールねじ44を回転させてＹ軸移動機構48をアンバラ
ンスなウエイト部分に対向するように変移させる。一
方、ドライバ86はモータ16を回転駆動して、先ず、ウエ
イト126a側のウエイトアンバランス部位をドリルユニッ
ト54の一方のドリル、すなわち、粗切削用のドリル58a
に臨ませる。なお、その際、ロータリエンコーダ104に
よってモータ16の回転角度が検出され、従って、このエ
ンコーダ104の出力信号は入力ポート100からＣＰＵ94に
導入されてフィードバック信号として利用される。

このようにして、ドリル58aにウエイトアンバランス部
位のあるウエイト126aが対設されると、次いで、図示し
ないシリンダが駆動されて、シリンダロッド70がワーク
Ｗに指向して変位し、且つ他方のシリンダ（図示せず）
が駆動されてそのシリンダロッド62は前記シリンダロッ
ド70と反対の方向に変位する。すなわち、前記シリンダ
ロッド70の変位によって押え用治具68は押え用治具64の
凹部66に嵌合するワークＷの軸134a、134bを押圧し、一
方、シリンダロッド62はクランクピン128、132を押圧す
るために当該ワークＷはしっかりと位置決めされる。

次いで、ＣＰＵ94からはドライバ90にモータ52の駆動信
号が送給され、この結果、ボールねじ50が回転してドリ
ルユニット54がワークＷに指向して変位する。この間、
前記ＣＰＵ94から前記ドリルユニット54に対して粗切削
用のドリル58aの駆動信号が出力ポート102を介してドラ
イバに導出され、従って、ドリル58aは高速度で回転を
続行している。このため、前記ドリル58aはウエイト126
aに対する粗切削を開始し、第４図に示すように、前記
ウエイト126aには切削孔150が穿設される。なお、この
時、ＣＰＵ94はＲＡＭ98に格納されているウエイト126a
のアンバランス量からドリル58aの移動量を演算し、前
記切削孔150の穿設量を決定すれば好適である。

そこで、前記のように粗切削用ドリル58aによってウエ
イト126aのウエイトアンバランス部位が概ね切削された
後、ＣＰＵ94はドリルユニット54の図示しないモータを
逆方向に回転駆動するための出力信号をドライバ88に送
給する。この結果、ドライバ88の付勢作用下にドリルユ
ニット54は一旦退動動作を行う。すなわち、ドリルユニ
ット54は退動してワークＷからドリル58aを離脱させ
る。次いで、ＣＰＵ94はドライバ88にモータ46を駆動す
るための信号を送給し、この結果、Ｙ軸移動機構48はボ
ールねじ44の回転作用下に仕上用ドリル58bを前記切削
孔150に臨ませる。この時、ＣＰＵ94からはドリルユニ
ット54の図示しないモータにドリル58bの回転駆動信号
を送給し、これと同時にモータ52が回転駆動されて再び
ボールねじ50が回転する。このため、ドリルユニット54
のドリル58bが前記ウエイト126aの切削孔150に臨入し、
さらに微細に前記切削孔150を切削する。ＣＰＵ94から
のドライバ90に対する切削信号の送給が停止されると、
前記ＣＰＵ94からモータ52を逆回転する信号が送給さ
れ、ドリルユニット54は退動動作を行って、ワークＷか
ら離脱し、ここでウエイト126aに対するアンバランスな
ウエイトの修正工程が終了する。

ウエイト126b、130a、130bにウエイトアンバランス部位
が存在する時、前記と同様なステップで当該アンバラン
ス部位の修正工程が遂行されることになる。

本発明によれば、以上のように、特に完全に均衡した状
態で回転することによって初めて機能を発揮するクラン
ク軸にウエイトアンバランス部位が存在する時、そのア
ンバランス部位の存在の有無とアンバランス量を検出測
定し、さらに、クランク軸を移動させることなくその場
で前記アンバランス部位を切削してバランスのとれたク
ランク軸を得るようにしている。従って、ワーク、すな
わち、クランク軸の移動を伴うことなくウエイトアンバ
ランスの修正が可能であるために、生産効率が一挙に向
上し、さらにまた、工数も減少させることが可能となる
等の効果が得られる。しかも、本発明方法によれば、切
削の際にワークとしてのクランク軸に位置決め手段を臨
ませ、該クランク軸を位置決めした上で修正用の孔部を
穿設する粗切削、仕上げ切削の両工程を営む。従って、
安定して且つ精密に、しかも短時間にクランク軸のアン
バランスの修正が達成できる利点がある。

さらに、本発明装置によれば、クランク軸のアンバラン
ス量の測定と該アンバランス量の修正を同一個所で行
え、省スペースとなり、また、その修正時にクランク軸
のアンバランス部位を位置決め固定する手段を設けてい
るために、修正工程が確実に営まれる効果もある。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、演
算制御ユニットを他のハードウェア機構に置き換えるこ
とも当然可能である等、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において種々の改良並びに設計の変更が可能なことは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクランク軸バランス修正装置の正
面図、第２図は第１図に示すクランク軸バランス修正装
置の平面図、第３図は第１図に示すクランク軸バランス
修正装置の制御回路と機構とを示すブロック説明図、第
４図は第１図に示す装置のワーククランプ機構の説明図
である。 10……基台、16……モータ 20……支持台、36、40……ワーク保持軸 42……Ｘ軸移動機構、46……モータ 48……Ｙ軸移動機構、52……モータ 54……ドリルユニット、82……演算制御ユニット 84……ウエイトバランス測定回路 86、88、90……ドライバ、92……入力装置 94……ＣＰＵ、96……ＲＯＭ 98……ＲＡＭ、100……入力ポート 102……出力ポート、110……角度検出センサ 112a、112b……ウエイトバランス量検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−9184（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−180928（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−26244（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエイトとクランクピンとを含むクランク
   軸を回転する工程と、 前記ウエイトのアンバランス部位とアンバランス量とを
   測定し、前記アンバランス部位とアンバランス量に係る
   データを記憶装置に記憶させる工程と、 前記クランク軸に対して押え治具を臨ませて該クランク
   軸を位置決め保持する工程と、 前記アンバランス部位データとアンバランス量データに
   基づき粗切削工具によりウエイトのアンバランス部位に
   対して孔部を粗切削する工程と、 前記アンバランス部位データとアンバランス量データに
   より該アンバランス部位に対して前記孔部を仕上げ切削
   する工程と、 からなることを特徴とするクランク軸のバランス修正方
   法。
2. 【請求項２】ウエイトとクランクピンとを含むクランク
   軸を回転自在に支承する支持部材と、 前記クランク軸を回転する回転駆動源と、 前記ウエイトのアンバランス部位を検出するアンバラン
   ス部位検出センサと、 前記アンバランス部位におけるアンバランス量を検出す
   るアンバランス量検出センサと、 前記アンバランス部位検出センサとアンバランス量検出
   センサの検出情報に係るデータを夫々記憶する記憶手段
   と、 前記支持部材に対応して設けられ、少なくとも直交する
   二つの方向に移動自在であり且つクランク軸に孔部を穿
   設する粗切削と仕上げ切削用の二つの切削工具を有する
   切削手段と、 前記クランク軸のアンバランス部位を位置決め固定する
   位置決め手段と、 前記記憶手段から出力されるアンバランス部位データに
   より前記切削手段を変位させて当該アンバランス部位に
   前記切削工具を臨ませる移動手段と、 前記記憶手段に記憶されたアンバランス量データにより
   切削手段を変位させて粗切削用と仕上げ切削用の切削工
   具を介してウエイトを所定量孔切削する駆動手段と、 から構成することを特徴とするクランク軸のバランス修
   正装置。