JPH07167219A - バランシングマシンにおけるシステムアンバランスを補正する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バランシングマシンにおいて、非対称の質量分
布を有するロータ、特に非対称のクランクシャフトのた
めのバランシングにおける種々のシステムアンバランス
の調整のための方法および装置を提供すること。 【構成】バランシングマシンの駆動要素に少なくとも１
つの固定重錘（５，５′）および／または１つの転向重
錘（４，４′）が用意されている。他のシステムアンバ
ランスへの訂正は、回転軸（８）の周囲の転向重錘
（４，４′）の周動によって導かれる。 【効果】転向重錘（４，４′）を周動させることによ
り、システムアンバランスの補正を機械的に迅速に行え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、非対称の質量分布を
有するロータのバランシングのために必要な、種々のシ
ステムアンバランスの調整方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非対称ロータのバランシングをするため
には、システムアンバランスの調整のために、対応する
補正を用意することが必要である。現在、数多く取り上
げられている非対称のロータは、Ｖ６およびＶ８の内燃
機関のクランクシャフトに代表される。この種のクラン
クシャフトのバランシングの際には、システムアンバラ
ンスは、対応する電気的なバイアスによる測定技術で取
り除くことができる。しかし、より高度な精度要求の下
では、この方法は適当ではない。というのは、比較的大
きい電気的バイアスによる誤差が、要求されるバランシ
ングの許容誤差に比較して小さくないからである。

【０００３】そこで、バランシングマシンまたはマスセ
ンタリングマシンの駆動スピンドルまたは回転軸に、機
械的な固定重量を加え、非対称なロータのバランシング
に関する補正を施すことが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】バランシングマシンま
たはマスセンタリングマシンにおいては、多くのタイプ
の非対称ロータのバランシングが行われる。たとえば、
Ｖ６またはＶ８シリンダエンジンのクランクシャフトの
バランシングが行われる。この場合、上記補正を施すた
めには、Ｖ６シリンダのシャフトのための補正重錘が用
意される。次いでＶ８シリンダのシャフトのバランシン
グの際には、Ｖ６用の補正重錘を取り除いて、Ｖ８シリ
ンダシャフト用の別の補正重錘を取り付けなければなら
ない。この種の反復準備（段取り替え）は、非常に時間
がかかり、また現在の大量生産方式においては、非常に
コストがかかる。

【０００５】そこでこの発明は、上述の従来技術を解消
するもので、バランシングマシンのアンバランス補正
を、測定するロータ種類に合わせて準備する際に、反復
準備時間を短縮するようにした方法および装置を提供す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の方法は、非対
称の質量分布を有するロータのバランシングのためにシ
ステムアンバランスを補正する方法であって、ロータと
同期して回転する駆動要素におけるバイアスアンバラン
スによってシステムアンバランスが補正されるように、
他のシステムアンバランスを回転軸（８）の周囲のバイ
アスアンバランス（４，５）の少なくとも１つの部分の
転向によって調整することを特徴とする方法である。

【０００７】この発明の他の態様では、付加重錘装置に
よって他のシステムアンバランスを訂正できるが、その
場合、固定された角度位置を有する少なくとも１つの固
定重錘（５，５′）および予め定められた量および転向
できる角度位置を有する少なくとも１つの転向重錘
（４，４′）との組合わせを用いることができる。この
発明のさらに他の態様では、付加重錘装置は、異なった
システムアンバランスについて、個々のアンバランスの
調整のために転向重錘（４）および固定重錘（５）を用
いることができる。

【０００８】この発明のさらに他の態様では、付加重錘
装置は、異なったシステムアンバランスについて、モー
メントアンバランスの調整のために、それぞれ２個の、
軸方向に離れて等しい大きさであり、かつ１８０度向か
い合って配置された固定重錘（５，５′）および転向重
錘（４，４′）を用いることができる。これらの共同し
て働く転向重錘（４）および固定重錘（５）は、本質的
に同一の軸方向平面内に配置されている。

【０００９】この発明のさらに他の態様では、駆動枠
（３）の周辺に付加重錘装置を固定することができ、転
向重錘（４，４′）は転向リング（１８）に配置され、
それは異なった角度位置における異なったシステムアン
バランスの調整のために転向させられる。この発明のさ
らに他の態様では、決められた数のシステムアンバラン
スを訂正するために、転向重錘（４，４′）を等しい角
度位置へ転向させることにより達成される。

【００１０】この発明のさらに他の態様では、異なった
角度位置における転向重錘（４，４′）の転向過程は、
制御された転向駆動によって実現される。この発明のさ
らに他の態様では、制御された転向過程は、現在備えら
れている回転装置の援助によって自動的に実現される。
この発明のさらに他の態様では、２つの別のシステムア
ンバランスを訂正するために、単数または複数の固定重
錘（５）および単数または複数の転向重錘（４）の各バ
イアスアンバランスの量および角度配置が、調整可能な
システムアンバランスのベクトル（Ｕ_R1およびＵ_R2）の
間の連結線（２６）上に、中央垂直線（２５）を図示す
ることによって確かめられるようになっている。

【００１１】この発明のさらに他の態様では、２つ以上
の別のシステムアンバランスを訂正するために、或るシ
ステムアンバランスにおけるバイアスアンバランスの量
の小さい部分は、電気的手段によって訂正される。この
発明を別の局面から見ると、非対称質量分布を有するロ
ータのバランシングのために、種々のシステムアンバラ
ンスを訂正する装置であって、ロータと同期して回転す
る駆動要素に与えられるバイアスアンバランスによって
訂正されるように、バイアスアンバランスは少なくとも
一部分が周動装置の傍に配置されており、かつそこでこ
れらは回転軸（８）の周囲に用意された異なった角度位
置内へ異なったシステムアンバランスに適合するように
転向できることを特徴とする装置である。

【００１２】この発明の他の態様では、別のシステムア
ンバランスの調整のために、調整量および固定角度位置
を有する少なくとも１つの固定重錘（５，５′）および
予め決められた調整量および回転軸（８）の周囲で転向
できる角度位置を有する少なくとも１つの転向重錘
（４，４′）が含まれている。この発明のさらに他の態
様では、個々のアンバランスの調整のために、それぞれ
１つの固定重錘（５）および転向重錘（４）を有する付
加重錘装置が用意され、かつ付加重錘装置のモーメント
調整のために、それぞれ２つの、軸方向に離れて、かつ
等しい大きさで１８０度向き合って置かれるように配置
された固定重錘（５，５′）および転向重錘（４，
４′）が用意され、その際、双方の１組の転向重錘
（４）および固定重錘（５）は、本質的に同一の軸方向
平面内に配置された構成を含んでいる。

【００１３】

【作用】この発明の中核は、種々の角度位置にある１つ
のバイアス重量値によって、少なくとも２つの別のシス
テムアンバランスが調整されるという認識によって成り
立っている。そのために、基本的に、バイアス重量値は
決定された位置および角度に移動させることができる転
向重錘として配分される。転向重錘の重量配分における
巧妙な調整によって、非対称ロータの２つおよびより多
くのシステムアンバランスの補正を機械的に行うことが
可能となる。

【００１４】この補正に関して、たとえば２つの補正さ
れるシステムアンバランスＵ_R1およびＵ_R2なるベクトル
量を表示することによって、これらの間に連結線が確認
され、かつ、その上に中間垂直線が描かれる。その上に
は多数の補正重量値が存在し、それらの数量値は等しい
大きさであり、かつそれらを角度αだけ回して移動させ
ることによって、システムアンバランスを完全に、また
は少なくともその大部分を訂正することができる。

【００１５】転向重錘と、固定重錘との巧妙な組合わせ
によって、種々のシステムアンバランスを補正すること
ができ、それらのアンバランス量は、互いに分離され
る。特殊な場合には、それは調整できるシステムアンバ
ランスと等しい値を示し、転向重錘を或る角度量だけ周
動させることによって、任意の数のシステムアンバラン
スに適合させることができる。

【００１６】それゆえ、本発明は、最も好ましい場合に
は、非対称の重量配分を持つ２つまたはそれ以上の別の
ロータへの適合を、決められた角度だけ転向可能な転向
重錘によって達成することができる。また、システムア
ンバランスにおいて、等しくないアンバランス量を伴っ
た別の非対称ロータを、好ましい方法で１つまたはより
多数の固定重錘を組合わせることによって、短時間の回
転過程によって適合させることができる。決定しようと
する質量のための転向装置または回転装置は、既に存在
するバランシングマシンを利用することができる。特殊
な実施の方法によれば、これらの回転過程は、現有する
モータの回転駆動手段によって自動化することが可能で
ある。

【００１７】さらに別の態様によれば、特に軽微な補正
量は、追加的に電気的に補正し、バランシングマシンに
よって慣用の非対称のクランクシャフトのバランスを調
整することができる。

【００１８】

【実施例】以下には、この発明の実施例を、図示されて
いる内容に従って説明をする。図１は、バランシングマ
シンの振動ブリッジ１０の略図である。振動ブリッジ１
０には、軸受けヘッド１が固定されている。軸受けヘッ
ド１は駆動枠３を収容するために働き、バイアスアンバ
ランスのためのシステムアンバランスを調整するために
配置されている。

【００１９】図示されている振動ブリッジ１０は、非対
称ロータのバランシングのためのバランシングマシンの
一部分である。この種のロータは、内燃機関のクランク
シャフトに関する色々な方式の第一線に位置しており、
それは非対称の質量分布を示し、かつバランシング状態
において、振動ブリッジ１０の振動を引き起こす。バラ
ンシングマシンの図示されている部分は、Ｖ６またはＶ
８内燃機関の非対称のクランクシャフトのバランシング
のための部分である。

【００２０】この種のシステムアンバランスは、異なる
ロータ方式についても発生し、たとえば非対称形の質量
分布を持ったロータの駆動状態において、他の付帯部分
と合同運動して発生する。この種の非対称のロータを正
確にバランシングするためには、システムアンバランス
によって発生した振動は、バランシングマシンと一緒に
回転している機械要素のバイアスアンバランスによって
補正する必要がある。それによって振動ブリッジ１０の
上で一緒に回転する駆動要素だけが問題になる。また、
この機械要素がロータの駆動に関して独占的に作用しな
いときには、それは駆動要素とみなされ、各場合におい
て、アンバランス要因と結合して存在し、かつロータと
同期的に回転しなければならない。

【００２１】バランシングマシンは、この意味でまた、
マスセンタリングマシンでもあるとみなされ、それはバ
ランシングの１つの特殊な方式であり、マスセンタリン
グ法のうちの１つの特殊な方法として説明される。クラ
ンクシャフトのマスセンタリング法については、同様
に、システムアンバランスが補正されなければならず、
バランシングされるそれぞれのクランクシャフトの除去
されるべきアンバランスを確定することができる。

【００２２】図示されているように、水平に配置された
振動ブリッジ１０は、軸受けヘッド１の側面に固定され
ており、軸受けヘッド１の上端において、水平方向に１
つの円筒状の突起軸２を備え、突起軸２には駆動枠３が
外嵌されている。駆動枠３は突起軸２に対してボールベ
アリング１２を介して外嵌されている。駆動枠３は突起
軸２を軸として回転するようになっている。駆動枠３は
回転駆動部１１と組合わされ、バランシングされる非対
称のクランクシャフト１５を予め当てられたバランシン
グ回転数まで加速するために作用する。詳しく図示され
ていない駆動部１１は、歯車またはベルトのいずれかに
よって作られてもよい。突起軸２は、その自由端に支持
張り出し部１３を備えている。支持張り出し部１３は、
クランクシャフト１５の最初の支持点を形成している。
支持張り出し部１３の傍に、２つの回転ローラ１４が取
り付けられ、クランクシャフト１５を摩擦なしで支持す
る。軸受けヘッド１に対して軸方向に向かい合って架台
支柱１６が振動ブリッジ１０に固定されており、その上
部にも同様に２つの軸受けローラ９が設けられている。
軸受けローラ９は、バランシングしようとするクランク
シャフト１５の２つの支持点を形成している。それによ
って、突起軸２および架台支柱１６の振動ブリッジ１０
からの垂直距離は、バランシングしようとするクランク
シャフト１５の回転軸８が振動ブリッジ１０と平行にな
るように配置されている。架台支柱１６は、その下端に
固定脚１７を備えている。固定脚１７は、振動ブリッジ
１０上での軸方向の移動を可能にしており、種々の長さ
のクランクシャフトに対して軸方向に適合することがで
きる。

【００２３】バランシングしようとするロータがＶ８エ
ンジンのクランクシャフトであるときには、該クランク
シャフトは、バランシングマシンの軸受けローラ９およ
び回転ローラ１４の上に回転可能に横たえられる。駆動
枠３に固定されている連携レバー６は、クランクシャフ
ト１５のクランクピンと係合し、バランシングされるク
ランクシャフト１５上の駆動モーメントを伝達するため
に作用する。同時に、連携レバー６は、バランシングし
ようとするそれぞれのタイプのクランクシャフト１５
が、バランシングマシンの同一の角度位置に必ず入るこ
とを保証する。これは個々にバランシングしようとする
クランクシャフト１５の不均等な質量分布のために必要
であり、バランシングされたクランクシャフト１５の予
め定められた角度位置に取り付けられたバイアスアンバ
ランスと係合される。

【００２４】Ｖ６またはＶ８エンジンのクランクシャフ
トのバランシングについては、軸方向に長く延びた部分
が問題であり、それについてモーメントアンバランスを
考慮しなくてはならない。それゆえ、駆動枠３の傍に、
または軸方向に置き換えられたバイアスアンバランスが
用意され、その軸方向の間隔がモーメントの補正のため
に作用する。それぞれのアンバランスの補正を行う場合
には、単にバイアスアンバランスだけが必要で、それは
大抵は２つの付加重錘から成り立っている。ここのアン
バランスの調整は、短い軸（たとえば短シリンダのクラ
ンクシャフト）または円盤形状のロータ（慣性円盤）の
バランシングを行う場合に考慮される。それによれば、
１つの固定重錘および１つの転向重錘からなる２つの付
加重錘が形成され、それらはロータと同期して回転する
駆動要素を伴って配置される。

【００２５】モーメントの調整にはこれに反して少なく
とも４個の付加重錘が必要であり、これは２個の固定重
錘（５，５′）および２個の転向重錘（４，４′）とか
らなっている。それによれば、２個の固定重錘は駆動枠
３に固定されており、しかも軸方向に間隔をとって、か
つ向かい合った位置に配置されている。固定重錘（５，
５′）の重量は等しい。転向重錘４，４′は転向リング
上に軸方向に間隔をとって、かつ１８０度向かい合って
配置されている。それによって固定重錘５，５′および
転向重錘４，４′からなるバイアスバランスは、付加重
量装置を形成し、それは回転駆動要素の傍に配置されて
いる。

【００２６】もちろん、モーメントアンバランスも、ま
た、２個の、軸方向に離れて配置された付加重錘装置に
よって調整することができるが、そこで１個の固定重錘
および１個の転向重錘４からそれぞれの付加重錘装置を
形成することができ、それは軸方向の別の位置に用意さ
れる。それは決められたマスセンタリングマシンによる
ことが好都合であり、駆動枠３の左側の傍に、１つの固
定重錘および転向重錘が設けられ、同じ種類で半径方向
に１８０度離れて駆動枠３の右側の傍にまた１個の固定
重錘および転向重錘が並列させられる。

【００２７】提示された実施形式によれば、すべてのバ
イアスアンバランスは、モーメント調整のために駆動枠
３の左側の傍に固定されている。固定重錘５，５′は同
じ重量で、かつ軸方向に関して離れており、かつ１８０
度向かい合って配置されている。他方では、２つの転向
重錘４，４′は、共通の転向リング１８に固定されてい
る。これによって双方の重量配分もまた軸方向に離れ
て、かつ１８０度向かい合って配置されている。双方の
重量配分は、所属する固定重錘５，５′および転向重錘
４，４′が遠くまで延びる同一の軸方向平面内にあるよ
うに、軸方向に配分されている。それによってバイアス
アンバランスは、Ｖ８エンジンのバランシングされるク
ランクシャフト１５が回転によって何のアンバランス振
動も振動ブリッジ１０に発生させないように割り当てら
れる。

【００２８】ここで、第１のバランシング方法に対して
マスターシャフトの調整可能な形が確認され、それによ
って、単に非対称の質量分配に基づくアンバランス振動
だけが発生することになる。図２は、転向重錘４の中央
で駆動枠３を横断する断面を示している。中央部におい
ては、固定された円筒形の突起軸２は中心線８に対して
対称形であり、それは軸受けヘッド１に結合されてい
る。それに共通な自由空間２０が認められ、その中間空
間にボールベアリング１２が設けられ、その傍に駆動枠
３が接続され、それはバランシングされるクランクシャ
フト１５と同期して回転する。

【００２９】駆動枠３と軸を共通にして、転向可能なバ
イアスアンバランスの転向リング１８が配置されてお
り、その傍に転向重錘４と、軸方向に離れかつ１８０度
向かい合って配置された転向重錘４′が固定されてい
る。転向重錘４は、固定ボルト２２を含み、それは案内
ケース部分２１を取り囲んでおり、かつその重量は案内
ケース部分２１の壁の厚さおよび固定ボルト２２によっ
て決定されている。これによって固定ボルト２２はその
先端で駆動枠３の第１の窪み２４内に食い込み、そのば
ね２３でこの位置に保持されている。転向重錘４′は、
金属部分からなり、転向重錘４と同じ重量を持ち、転向
リング１８の傍の固定重錘５′の近くにねじ止めされて
いる。固定ボルト２２は、転向重錘の外で、また放射方
向の代わりにその軸線に平行に作用することもできる。

【００３０】駆動枠３は、角度αだけ離れたところに、
第２の窪み１９を有しており、転向重錘４，４′は、角
度αだけ回ってこの第２の位置に移動することができ、
こうしてＶ６エンジンのクランクシャフトのシステムア
ンバランスの適合に到達する。これによって、２つより
も多くの別の位置が企画されれば、さらに異なる種類の
ロータを適合させることができる。言い換えれば、２つ
以上のロータへの適合を達成することが可能となる。

【００３１】前記のクランクシャフトの構造的基礎に基
づいて、バランシングマシンを、Ｖ６またはＶ８内燃機
関のクランクシャフトのために好ましい方法で用意する
ことができる。またこのような場合、前記の方式および
方法によって機械的にアンバランスの訂正を達成するこ
とに加えて、Ｖ８またはＶ６内燃機関のクランクシャフ
トの間のわずかなアンバランスの訂正量は電気的補正に
よって達成することができる。

【００３２】図２の断面図において、図上から転向重錘
４が固定重錘５の近くの位置に配置されることが認めら
れる。バランシングマシンのオペレータが、Ｖ６内燃機
関のクランクシャフトのバランシングを行おうと準備す
るならば、単に固定ボルト２２をばねの力に対抗して引
っ張って転向リング１８を第２の余地空間１９まで角度
αだけ移動させ、そこで停止させればよい。さらに、ま
た架台支柱の援助によるクランクシャフトの別の長さに
対する軸方向の移動が必要であり、それに関する準備の
調整が行われる。これらの過程は、簡単な方法によって
自動化することができ、特に自動位置決めのための動力
を備えたバランシングマシンによれば、大きな構造的費
用をかけることなく導入することができる。

【００３３】図３は、システムバランシングおよびその
補正を知ることができるベクトル図である。ここに、バ
ランシングマシンでバランシングされるクランクシャフ
トの２つのシステムアンバランスのアンバランスベクト
ルＵ_R1およびＵ_R2が図示されている。これによって、Ｖ
８クランクシャフトのシステムアンバランスＵ_R1および
Ｖ６クランクシャフトのシステムアンバランスＶ_R2が起
こると仮定しよう。双方のシステムアンバランスは、補
正質量の変更なしに似せることができ、転向重錘４，
４′の角度量位置の変更によって双方の補正アンバラン
スを起こすことが必要である。最初に、中央のバイアス
アンバランスＵ₁ を固定重錘５，５′で補正し、転向可
能なバイアスアンバランスＵ₂ を伴い、より具体的なア
ンバランス量を調整するのが都合が良い。これはしか
し、Ｕ₁ およびＵ₂ によってＵ_R1もまたＵ_R2も補正する
ことができるときにだけ可能である。

【００３４】これはＵ_R1およびＵ_R2の間の連結線２６の
導入によって図示することができ、中間垂直線２５が描
かれる。これによって中間垂直線２５は１本の線を表現
し、その上に中間点値の任意の数が存在し、その半径は
Ｕ_R1およびＵ_R2と同じ大きさの量を形成する。その場
合、構造的に必要な補正に応じて、またはバイアスアン
バランスＵ₁ ，Ｕ₂ を確認して可能な限り小さい回転重
錘５，５′かまたは可能な限り小さい転向重錘４，４′
が明らかになる。また、組合わせの可能性によって、任
意の数が確認され、予め決められた構造的な命題に対し
て、最も正しいものとなる。

【００３５】図３から１つの構造的な解答が認知され、
総合訂正質量の最小化が示されている。その結果、固定
重錘５，５′が数値として確認され、中間垂直線２５お
よび連結線２６との交点との間の長さの値が対応する。
他方で、転向重錘の極小化および同時に約１８０度の転
向角度αが明らかになる。固定重錘５，５′が数値に対
応するとき、それは起点２７と、中間垂直線２５および
連結線２６との交点との間の長さに対応する。

【００３６】他の実施態様によれば、補正またはバイア
スアンバランスＵ₁ およびＵ₂ は、駆動枠３または他の
現存の駆動要素に関して条件付きで決められなければな
らず、しかもこれはバランシングマシンの駆動ベルトの
独立した補正単位として整合させることができる。しか
し、このような場合、これはロータおよびその駆動に同
期して回転し、駆動の要素を形成する。

【００３７】この発明は、また、バイアスアンバランス
の接線の変位によっても実現することができる。特に、
モーメント調整にとっては好都合である。その他、この
発明は、請求の範囲記載の範囲内で種々の変更が可能で
ある。

【００３８】

【発明の効果】この発明の方法および装置によれば、非
対称な質量分布を有するロータのバランシングを行う際
に、用意された補正重錘を用いて、機械的にシステムア
ンバランスを補正することができる。したがってロータ
測定時の段取り替え作業が行いやすい方法および装置と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】非対称のクランクシャフトのバランシングのた
めのバランシングマシンの駆動部分を示す図である。

【図２】固定されたバイアスアンバランスを有するバラ
ンシングマシンの駆動枠を通る断面図である。

【図３】２つのシステムアンバランスによるバイアスア
ンバランスを確認するためのベクトル線図である。

【符号の説明】

１ 軸受けヘッド ２ 突起軸 ３ 駆動枠 ４，４′ 転向重錘 ５，５′ 固定重錘 ６ 連携レバー ７ クランクピン ８ 中心線 ９ 軸受けローラ １０ 振動ブリッジ １１ 回転駆動部 １２ ボールベアリング １３ 支持張り出し部 １４ 回転ローラ １５ クランクシャフト １６ 架台支柱 １７ 固定脚 １８ 転向リング １９ 第２の窪み ２１ 案内ケース部分 ２２ 固定ボルト ２３ ばね ２４ 第１の窪み ２５ 中間垂直線 ２６ 連結線 ２７ 起点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非対称の質量分布を有するロータのバラン
   シングのためにシステムアンバランスを補正する方法で
   あって、ロータと同期して回転する駆動要素におけるバ
   イアスアンバランスによってシステムアンバランスが補
   正されるように、他のシステムアンバランスを回転軸
   （８）の周囲のバイアスアンバランス（４，５）の少な
   くとも１つの部分の転向によって調整することを特徴と
   する方法。
2. 【請求項２】非対称質量分布を有するロータのバランシ
   ングのために、種々のシステムアンバランスを訂正する
   装置であって、ロータと同期して回転する駆動要素に与
   えられるバイアスアンバランスによって訂正されるよう
   に、バイアスアンバランスは少なくとも一部分が周動装
   置の傍に配置されており、かつそこでこれらは回転軸
   （８）の周囲に用意された異なった角度位置内へ異なっ
   たシステムアンバランスに適合するように転向できるこ
   とを特徴とする装置。