JPH0749376Y2 - クランクシャフトの曲がり検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はクランクシャフトの曲がり検査装置に関する。

［従来の技術］ クランクシャフトの曲がりを簡便に検査し得る検査装置
として、本出願人は、近年、第13図および第14図に示す
ように、２個１組の回転ローラ100、101の外周部にクラ
ンクシャフトＷのジャーナル部W1を回転自在に載置して
支持し、作動トランス型の接触式距離センサ102の接触
子103をジャーナル部W1の外周部に当てがう構成のもの
を開発した。

この検査装置では、回転ローラ100、101で載置支持され
たジャーナル部W1の軸芯をP1とし、回転ローラ100の中
心をP2とすると、軸芯P1と中心P2とをつなぐ仮想線上に
接触式の距離センサ102は配設されていることを特色と
する。ここで接触式の距離センサ102はジャーナル部W1
に向けて付勢されている。

この検査装置を使用してクランクシャフトＷの曲がりの
有無を検出するに際しては、回転ローラ100、101を回転
させてジャーナル部W1をこれの周方向へ回転させつつ接
触式距離センサ102の接触子103をジャーナル部W1の外周
部に当てがう。そして接触式距離センサ102の出力信号
で基準位置からジャーナル部W1の外周部までの距離を検
出することにしている。なお、改良前の検査装置では、
第14図に二点鎖線で示すように、距離センサ109はジャ
ーナル部W1の上方に配置されており、その接触子110は
ジャーナル部W1の上部に当てがわれていた。

さて、第15図はジャーナル部W1とバランスウェイト部W2
とをもつクランクシャフトＷを模式的に示した平面図で
ある。第15図に示すようにクランクシャフトＷのジャー
ナル部W1に、これの長手方向にそう直状バリ部104が製
造工程で生じる場合がある。

このようにジャーナル部W1に直状バリ部104が生じてい
るクランクシャフトＷを上記した検査装置で検査する場
合には、第14図に示すように、直状バリ部104が回転ロ
ーラ100、101の外周部に載る。このとき、ジャーナル部
W1の軸芯P1がP3となるようにジャーナル部W1が斜め上方
に逃げる。しかし、接触式距離センサ102の接触子103
は、直状バリ部104に当たるので、接触式距離センサ102
の接触子103はジャーナル部W1に向けて付勢されている
ものの、接触子103は斜め上方へ追従しない。従って距
離センサ102を中心P2と中心P1とを結ぶ線上に配置した
上記した検査装置では、接触式距離センサ102の接触子1
03は、クランクシャフトＷの曲がりを検出する際に、直
状バリ部104の肉厚の影響を直接受けることを回避でき
る利点がある。この点第14図に二点鎖線で示すように距
離センサ109をジャーナル部W1の真上に配置した改良前
の検査装置では、直状バリ部104の肉厚で接触子110が上
方へ逃げるため、クランクシャフトＷの曲がりを検出す
る際に直状バリ部104の肉厚の影響を直接受けてしまう
問題がある。

［考案が解決しようとする課題］ ところで上記した２種類の従来の検査装置では、接触式
距離センサの検出信号に対応する測定データを作業者が
目視で判断し、目視で判断した測定データに基づきクラ
ンクシャフトＷの曲がりの有無を検出していた。そのた
め検査の効率化には限界があった。

本考案は上記した検査装置とは異なり、ジャーナル部の
軸芯を算出し、算出した軸芯と基準軸芯とを比較して両
者間の芯ずれの有無を検出する制御部を設けることによ
り、クランクシャフトのジャーナル部の曲がりを効率よ
く検査し得るクランクシャフトの曲がり検査装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案のクランクシャフトの曲がり検査装置は、少なく
とも２個のジャーナル部をもつクランクシャフトの曲が
りを検査する装置であり、 クランクシャフトのジャーナル部をこれの周方向へ回転
自在とするように前記クランクシャフトの軸長方向の両
端部を支持すると共に、クランクシャフトの軸長方向の
中間部に非接触のワーク受け部と、 ワーク受け部で受けた状態のクランクシャフトをジャー
ナル部がこれの周方向へ回転するように駆動させる駆動
部と、 検出子をもち、回転するクランクシャフトの少なくとも
１個のジャーナル部の外周部に検出子を対向させ、ジャ
ーナル部の回転角度に応じて基準位置から検出子が対向
するジャーナル部の外周部までの距離を測定する距離検
出手段と、 距離検出手段の出力信号に応じて検出子が対向するジャ
ーナル部の軸芯を算出し、算出した軸芯と基準軸芯との
芯ずれの有無を検出する制御手段とで構成されているも
のである。

ワーク受け部は、クランクシャフトを支持しクランクシ
ャフトのジャーナル部をこれの周方向へ回転自在とする
機能をもつものである。ワーク受部としては、クランク
シャフトの両端部を挟持するチャック機構を採用でき
る。

駆動部は、ワーク受け部で受けたクランクシャフトをジ
ャーナル部がこれの周方向へ回転するように駆動させる
機能をもつものである。駆動部としてはサーボモータを
採用できる。

距離検出手段はジャーナル部の外周部と対向する検出子
をもち、検出子が対向するジャーナル部の外周部と基準
位置との間の距離を測定するものである。距離検出手段
としては接触タイプの距離センサが好ましいが、場合に
よっては非接触タイプの距離センサでもよい。接触タイ
プの距離センサとしては作動トランス型のものを採用で
きる。接触タイプの距離センサでは、検出子が凹凸を乗
り越え得るように検出子を回転自在のローラ、球体とす
ることが好ましい。この場合、感応面積内における微小
の凹凸を平均化するには、ローラや球体はある大きさ以
上であることが好ましい。非接触タイプの距離センサと
しては磁気式距離センサを採用できる。磁気式距離セン
サの場合には、感応面積内にある大きな凹凸に感応し、
感応面積内にある小さな凹凸に感応しないので、感応面
積内にアバタ、鋳肌等の微小の凹凸があってもその微小
の凹凸は平均化され、出力信号には現れない。

制御手段はコンピュータによりソフト的に構成できる。
制御手段は、例えば、第１図のブロック図に示すよう
に、クランクシャフトの径の種類別にジャーナル部の基
準軸芯に関するデータを記憶する基準信号格納手段と、
クランクシャフトの径の種類に応じてジャーナル部の基
準軸芯に関するデータを選定する基準信号選定手段と、
選定した基準信号と距離検出手段からの測定信号とを比
較し、両者の間に所定の差があるときには警告手段に警
告信号を出力する判定手段とで構成できる。警告手段と
しては例えばCRTディスプレイ、ブザーを採用できる。

［作用］ 本考案のクランクシャフトの曲がり検査装置では、ワー
ク受け部にクランクシャフトを支持した状態で、駆動部
を駆動させてクランクシャフトの軸芯測定用のジャーナ
ル部をこれの周方向へ回転させる。回転速度は例えば20
0m/s〜300m/sとすることができる。回転角度は通常360
度とする。このように回転させると、周方向へ回転する
軸芯測定用のジャーナル部の外周部にそって距離検出手
段の検出子が対向し、距離検出手段は、基準位置からジ
ャーナル部の外周部までの距離を検出する。

距離検出手段の出力信号は制御手段に入力される。そし
て、制御手段は、距離検出手段の出力信号に応じて、軸
芯測定用ジャーナル部の軸芯を算出し、更に、算出した
軸芯と基準軸芯との芯ずれの有無を検出する。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例について第２図〜第12図を参照
して説明する。まず、検査するクランクシャフトＷにつ
いて第３図、第４図を参照して説明する。第３図は車両
に用いられるクランクシャフトＷの平面図であり、第３
図に示すようにクランクシャフトＷにはジャーナル部W3
〜W6が設けられている。第４図はそのクランクシャフト
Ｗを模式的に示す平面図である。

次に本実施例の曲がり検査装置について説明する。この
曲がり検査装置は、車両に用いられるクランクシャフト
Ｗの曲がりを検査する装置である。本実施例の曲がり検
査装置では、第２図に示すように、２個１組のワーク受
け部１、２は対向位置に配置されている。ワーク受け部
１はチャック1aをもち、ワーク受け部２はチャック2aを
もつ。そのワーク受け部１には駆動部としてのサーボモ
ータ３が配置され、一方のワーク受け部１はサーボモー
タ３の駆動により回転する。

距離検出手段としての接触式距離センサ４は作動トラン
ス型であり、センサホルダー５に保持されている。セン
サホルダー５は基台６に装備されている。接触式距離セ
ンサ４は検出子としての接触子７をもつ。接触子７は、
感応面積内における微小の凹凸を平均化すべく、回転自
在のローラで形成されている。接触子７は、ワーク受け
部１、２で受けられて回転するクランクシャフトＷの軸
芯測定用のジャーナル部W3、W4、W5、W6の外周部にスプ
リング等の付勢力により付勢されて接触する。そして、
サーボモータ３の駆動につれてジャーナル部W3、W4、W
5、W6がこれの周方向へ回転するが、ジャーナル部W3、W
4、W5、W6の回転角度に応じて、接触式距離センサ４に
より、接触式距離センサ４の基準位置から接触子７の接
触位置（つまりジャーナル部W3〜W6の外周部）までの距
離が測定される。

制御手段10は、入力回路部11と、制御部12とで形成され
ている。入力回路部11は接触式距離センサ４の出力信号
が信号機4aを介して入力されるものであり、接触式距離
センサ４の出力信号を所定の大きさに増幅するセンスア
ンプと、センスアンプの出力信号をA/D変換するA/Dコン
バータとを備えている。制御部12は、CPU、メモリで構
成されており、入力回路部11から出力されるデジタル信
号を受けとって接触式距離センサ４の出力信号に応じて
クランクシャフトＷの芯ずれの有無を検出するものであ
る。制御部12は、信号線3aを介してサーボモータ３に制
御信号を出力し、信号線13aを介してCRTディスプレイ13
に警告信号を出力する。

さて、本実施例の曲がり検査装置を使用するに際して
は、第２図に示すように、ワーク受け部１のチャック1
a、ワーク受け部２のチャック2aでクランクシャフトＷ
の両端を支持する。この状態では、クランクシャフトＷ
の軸長方向の中間部に位置するジャーナル部W4、W5にワ
ーク受け部１、２は接触していないその状態で、サーボ
モータ３を駆動して一方のワーク受け部１を回転し、こ
れによりクランクシャフトＷのジャーナル部W3、W4、W
5、W6をこれの周方向へ回転させる。このとき第２図に
示すように４本の接触式距離センサ４の各接触子７が付
勢され、ジャーナル部W3、W4、W5、W6の外周部にそれぞ
れ接触している。従ってジャーナル部W3、W4、W5、W6の
回転角度に応じて接触式距離センサ４の出力信号は信号
線4aを介して入力回路部11に入力される。

そして、制御部12は、接触式距離センサ４の出力信号に
応じて、軸芯測定用ジャーナル部W3、W4、W5、W6の各軸
芯の偏芯値をそれぞれ算出する。そして、第５図に示す
ようにクランクシャフトＷの一端側のジャーナル部W3の
算出軸芯とクランクシャフトＷの他端側のジャーナル部
W6の算出軸芯とを基準軸芯とする。

そして、制御部12はその基準軸芯とジャーナル部W4の軸
芯とを比較し、同様に、その基準軸芯とジャーナル部W5
の軸芯とを比較し、これにより基準軸芯とジャーナル部
W4の軸芯との芯ずれの有無を検出し、更に、基準軸芯と
ジャーナル部W5の軸芯との「芯ずれ」の有無を検出す
る。ここで第５図は「芯ずれ」を拡大して示す図であ
り、この「芯ずれ」量が所定の値よりも大きい場合に
は、制御部12はCRTディスプレイ13に「NG」信号を警告
信号として出力する。

制御部12を構成するCPUの動作を第６図に示すフローチ
ャートを参照して説明する。まず、図略の起動スイッチ
が投入されると、ルーチンが開始されステップS100に進
み、レジスタ、メモリ等を初期設定する。ステップS102
では、サーボモータ３を駆動し、クランクシャフトＷを
これの周方向へ回転させる。サーボモータ３の駆動が安
定化する所定時間経過後には、ステップS104に進む。ス
テップS104では、入力回路部11から送られてきた各接触
式距離センサ４の出力値を制御部12のメモリに記憶させ
る。更に、ステップS106に進み、クランクシャフトＷが
90度回転することにサンプリング回数Ｎを「１」インク
リメントする。ステップS108では、サンプリング回数が
所定の一定回数（Ｎ＝４）に達したか否か判定する。こ
こで、クランクシャフトＷがこれの周方向へ１回転して
ジャーナル部W3、W4、W5、W6の回転角度が360度になっ
たときに、サンプリング数が一定回数（Ｎ＝４）なるよ
うに設定されている。しがたつてサンプリング数が一定
回数（Ｎ＝４）に達していないときは、クランクシャフ
トＷが１回転していないことを意味する。

ステップS108で判別した結果、サンプリング回数が一定
回数（Ｎ＝４）に達していなければステップS104に戻
り、サンプリング回数が一定回数（Ｎ＝４）に達するま
で、つまり、クランクシャフトＷのジャーナル部W3、W
4、W5、W6の回転角度が360度に達するまで、回転角度が
90度増加するたびに各接触式センサ４の出力値を記憶す
る。従って、本実施例では、クランクシャフトＷのジャ
ーナル部W3の回転つれて制御部12は回転角度が90度のと
きの測定データ「a3」、回転角度が180度のときの測定
データ「b3」、回転角度が270度のときの測定データ「c
3」、回転角度が360度のときの測定データ「d3」をメモ
リに記憶する。同様にジャーナル部W4についてもそれぞ
れ、回転角度が90度のときの測定データ「a4」、回転角
度が180度のときの測定データ「b4」、回転角度が270度
のときの測定データ「c4」、回転角度が360度のときの
測定データ「d4」を記憶する。同様にジャーナル部W5に
ついても、回転角度が90度、180度、270度、360度のと
きの測定データ「a5」「b5」「c5」「d5」をメモリに記
憶する。更に同様にジャーナル部W6についても、回転角
度が90度、180度、270度、360度のときの測定データ「a
6」「b6」「c6」「d6」を記憶する。ステップS108で判
定した結果、サンプリング回数が一定回数（Ｎ＝４）に
達していれば、ステップS110に進み、サーボモータ３を
停止させる。

ステップS112では、データ処理のサブールーチンを実行
する。このデータ処理サブルーチンでは、ジャーナル部
W3の場合、 の式にジャーナル部W3の測定データ「a3」、「b3」、
「c3」、「d3」の値を代入してX3を算出する。このX3は
ジャーナル部W3の軸芯の偏芯値を示す。

同様にしてジャーナル部W4についても、それぞれ測定デ
ータa4、b4、c4、d5を式 に代入して、ジャーナル部W4の軸芯の偏芯値X4を算出す
る。ジャーナル部W5、W6についても、同様な手順で、ジ
ャーナル部W5の軸芯の偏芯値X5、ジャーナル部W6の軸芯
の偏芯値X6を算出する。

ステップS114では、具体的には、基準軸芯となるジャー
ナル部W3の軸芯の偏芯値X3とジャーナル部W4の軸芯の偏
芯値X4との差の絶対値、即ち、|X3−X4|が所定の大きさ
以内であり、かつ基準軸芯となるジャーナル部W6の軸芯
の偏芯値X6とジャーナル部W5の軸芯の偏芯値X5との差の
絶対値、即ち、|X6−X5|が所定の大きさ以内であれば、
クランクシャフトＷには「曲がり」が無いと判定し、そ
うでなければ「曲がり」があると判定する。芯ずれの有
無を判定する。

「曲がり」が生じていると判定した場合には、ステップ
S116に進み、CRTディスプレイ13に「NG」信号を出力
し、「曲がり」が無いと判定した場合には、ステップS1
18で「OK」信号をCRTディスプレイ13に出力する。

ところで、クランクシャフトＷに生じる欠陥として、第
７図に示すようにジャーナル部W3、W4、W5、W6に横断面
で型ずれに起因するずれ部15が生じていたり、第８図に
示すようにジャーナル部W3、W4、W5、W6の横断面が楕円
形状であるとき、第９図に示すようにバリ部16の肉厚が
所定値よりも高いとき、第10図に示すようにジャーナル
部W3、W4、W5、W6に所定値よりも深いアバタ17が生じて
いるとき、第11図および第12図に示すようにジャーナル
部W3、W4、W5、W6に所定値よりも大きく突出する斜めに
向く斜めバリ部18が生じているときがある。このような
場合には、ずれ部15、楕円形状、バリ部16、アバタ17、
バリ部18に応じて、接触子７が追従するので、測定デー
タが他の正常なデータに比較して異常値を示すデータと
なり、軸芯算出の際の誤差の原因となる。そこで、本実
施例の制御部12は、このような異常値を示す測定データ
をカットし、式に代入するデータとしては使用しない。
即ち、この場合には、実際の測定データ「ａ」、
「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」の代りに仮想基準値を代入す
る。上記のように異常データをカットするので、第15図
に示すように長手方向にそう直状バリ部104をもつクラ
ンクシャフトＷの曲がりを検査し得ることは勿論、第４
図に示すように直状バリ部104の他の長手方向に対して
傾斜した斜めバリ部105をもつクランクシャフトＷの曲
がりをも検査し得る。

本実施例の検査装置によれば、距離センサ４の出力信号
に応じて接触子７が対向するジャーナル部W3、W4、W5、
W6の軸芯を算出し、更にジャーナル部W3の軸芯とジャー
ナル部W6の軸芯とを基準軸芯とし、ジャーナル部W4、W5
の算出軸芯と基準軸芯との芯ずれの有無を検出するた
め、クランクシャフトＷの曲がりの有無を効率よく検査
することができる。

なお、上記した実施例ではサンプリング回数をＮ＝４と
しているが、これに限らず４以上とすることもできる。
又上記した実施例では、ジャーナル部W5の算出軸芯、ジ
ャーナル部W6の算出軸芯を基準軸芯としたが、これにか
ぎらず、基準軸芯の値を予め制御部12のメモリに記憶さ
せておいてもよい。

［考案の効果］ 本考案の検査装置によれば、クランクシャフトの曲がり
の有無を効率よく検査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御手段のブロック図である。第２図〜第12図
は本考案の一実施例を示し、第２図は検査装置の平面
図、第３図はクランクシャフトの平面図、第４図はクラ
ンクシャフトを模式的に示した平面図、第５図はクラン
クシャフトのジャーナル部の芯ずれがある場合を模式的
に示した平面図、第６図は制御部を構成するCPUのフロ
ーチャートであり、第７図、第８図、第９図、第10図、
第11図はクランクシャフトのジャーナル部の生じる欠陥
部を示す説明図、第12図は第11図に示すジャーナル部を
異なる方向から見た側面図である。 第13図は従来の検査装置を模式的に示す側面図、第14図
はバリ部が回転ローラに載置されている状態の従来の検
査装置を模式的に示す側面図である。第15図は直状バリ
部をもつクランクシャフトを模式的に示す平面図であ
る。 図中、１及び２はワーク受け部、３はサーボモータ（駆
動部）、４は接触式距離センサ（距離検出手段）、７は
接触子（検出子）、10は制御手段をそれぞれ示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２個のジャーナル部をもつクラ
   ンクシャフトの曲がりを検査する装置であり、 前記クランクシャフトの前記ジャーナル部をこれの周方
   向へ回転自在とするように前記クランクシャフトの軸長
   方向の両端部を支持すると共に、クランクシャフトの軸
   長方向の中間部に非接触のワーク受け部と、 前記ワーク受け部で受けた状態の前記クランクシャフト
   を前記ジャーナル部がこれの周方向へ回転するように駆
   動させる駆動部と、 検出子をもち、回転する前記クランクシャフトの少なく
   とも１個の前記ジャーナル部の外周部に前記検出子を対
   向させ、前記ジャーナル部の回転角度に応じて基準位置
   から前記検出子が対向する前記ジャーナル部の外周部ま
   での距離を測定する距離検出手段と、 前記距離検出手段の出力信号に応じて前記検出子が対向
   する前記ジャーナル部の軸芯を算出し、算出した軸芯と
   基準軸芯との芯ずれの有無を検出する制御手段とで構成
   されているクランクシャフトの曲がり検査装置。