JPS58122415A - 被加工物の検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、複雑な形状をした、例えば内燃機関用のク
ランクシャフト等の被加工物を加工するに当り、該被加
工物の加工可能性を確認したり、加工精度を高めるため
の検知方法に関するものである。

さらに、この発明は、被加工物の素体（ブランク）が所
望の被加工物に加工できるか否かの適性を検知または検
査する方法に関するものである。

本明細書において、複雑な形状の被加工物とは、その素
体をマシニング（研削など）加工して得られるものを指
すもので一目視や単純な測定だけでは、加工可能性など
が判定できないものをいう。これに該当するものとして
は、クランクシャフトなどが相当するものであり、これ
らの製品は素体を単純測定したのでは素体が所望の製品
に加工できるか否かが判定し難いものである。

さらに、この発明は加工精度を上げるため、回転バラン
スが適正となるような加工位置を素体にきめる方法にも
適用される。したがって、この発明によれば、例えばク
ランクシャフトの場合、この素体における仕上げ品の位
置を定め、これによりマシニング加工が十分に行なえる
ことができるようになるとともに、許容範囲内に回転バ
ランスをおさえるように加工することができるようにな
る。

勿論、この発明によれば、クランクシャフト素体は全面
にわたり十分に加工され得るもので、回転バランスも適
正となる。

クランクシャフトの加工においては、その素体はビレッ
トからの鍛造品で、これを加工してクランクシャフトと
されるものである。

クランクシャフト成形の場合、クランクジャーナルやク
ランクピン、側部なとはマシニングされるが、鍛造の状
態の＊ま残される部分もがなりある。マシニング後シャ
フトの回転バランスの調節が行なわれるが、これはバラ
ンス測定装置によりシャフトを回転して検査し、バラン
ス調節に余分なシャフト部分は削りとられる。このよう
な削りとりは、シャフト側部にドリルで孔をあけて行な
うが、最小必要限度の範囲での削りとりが要求される。

クランクシャフト素体としての鍛造物はシャフトのマシ
ニング加工に較べれば荒削りのもので製品精度は低く、
寸法などにバラつきが多い。このような理由から、鍛造
素体は大トロに成形されており、はぼ３０％位までの肉
がマシニング加工により削りとられる。そして、鍛造素
体にはマシニング加工の加工軸がとれるように太き目に
なっており、この加工軸をとるのが煩わしい作業を必要
とする。

クランクシャフトの加工１こお（する第１のステ・／プ
は、鍛造の素体においてクランクシャフトとしての回転
軸がどこにあるかを定めることで、この回転軸を基準と
して加工に必要な寸法取りを行なうようになっている。

そして、前記素体における回転軸（仕上がり品の回転軸
）が位置ぎめされると、前記素体の両端面には、このよ
うな位置がドリルにより設けられ、この回転軸がマシニ
ング加工軸となってマシニング加工がスタートする。

前記素体において、回転軸を定めるには、センターを幾
何的センターとマス的センターのいずれかにより定めて
行なうのが従来の方法であるが、前考では、素体のエン
ドジャーナルの中心に孔があけられ、加工されるため、
素体の分布が全く考慮されておらず、バランス調節のた
めに必要以上の素材を削りとることになる欠点がある。

また、削りとる余分がないと、バランス調節は難かしい
。このように、シャフトのバランス調節は、素体の各部
の構成が調節可能なようになっていることが必要である
。

また、質量によるセンターぎめの技術は、鍛造の素体を
回転させながら回転軸（製品の回転軸）を求めバライス
をとるものであり、削りとる部分は最終１ｔ！ｉｆｆ＋
ｌ二おいては、ごく少量にすべきである。そして、バラ
ンス調節のため、削りとる部分が各シャフトにおいて異
なる場合には、補正因子が最初のセンタリング操作にフ
ィードバックされる。しかし、このように加工、調節ず
みのシャフトから得られた情報は新しい素体にバラつき
があるので、その加工に応用できない。一般的にいって
、質量によるセンタリング操作は、素体全体を一つとし
て検査するため、満足すべ外ものではない。

この発明の目的は、素体から所望の製品が加工できるよ
うにした方法を提供する点にもある。

この発明の要旨は、以下述べるように、（＾）被加工物
の素体の形状または輪郭が当該被加工物を得るのに適し
たものであるか、または（Ｂ）それに全く適していない
ものであるかのいずれかを検知する方法であって、この
検知が下記の工程で行なわれるようになっている液加−
１−物の検知方法。

”　（、）前記素体を信号発生装置によりスキャン＝ン
グして、前記素体の側面の複数検知点における係数を決
定し、 （ｂ）前記係数から前記素体の輪郭を計算し、（ｃ）計
算された前記輪郭と所望の被加工物の輪隔とを比較し、 （ｄ）この比較により、前記素体の輪郭内に所望の被加
工物の輪郭がおさまるか否かを決定し、これがおさまる
場合には、 （ｅ）　　マシニング加工を行なうことができるデータ
を記憶またはストアリングまたは前記素体にマークする
こと。

通常、マシニング加工は素体（ブランク）が回転軸を軸
として回転する間に行なわれ、素体が被加工物の加工に
適したものと判断されたときに行なわれる。

この発明は、また回転バランスの測定ｔこも応用できる
ものであり、バランスが許容範囲内であるか否かを検知
する。

この発明は、バランスのチェックにも使用できるもので
あり、この点についての発明の要旨は、（＾）素体の輪
郭内に所望の被加工物の全体がおさまるかを（１）素体
が被加工物をおさめる輪郭があり、（２）その回転バラ
ンスが許容値以下であることの条件により判断するか、
または （Ｂ）素体は、そのような輪郭を備えていないことを検
知して被加工物を検知する方法であり、前記の判断が下
記工程により決定される方法。

（ａ）前記素体を回転軸に装着し、 （ｂ）該素体の側面をスキャンニングして該側面の複数
検知点における係数を定め （ｃ）該係数から該素体の輪郭を計算し、（ｄ）計算さ
れた該素体の輪郭と所望の被加工物の輪郭とを比較し、 （ｅ）素体の輪郭内にそれを加工して得る液加：Ｌ物の
輪郭がおさまるかを決定し、 この場合、（ｅ）の条件が適しているものであれば、（
ｆ）被加工物のマシニング加工軸が素体において対応す
る位置を計算し、 （ｇ）マシニング軸まわりの加工ずみの被加工物のバラ
ンスのずれを計算し、 （ｈ）素体に対するマシニング軸の位置を計算し−０被
加工物のバランスのずれを許容値以下とし、（ｉ）素体
に適正なマシニング軸を記憶、ストアリングまたはマー
キングし、必要あれば前記軸にそっての被加工物のロケ
ーシａンを記憶、ストアリングまたはマーキングするこ
と。

被加工物を回転軸まわりでマシニングするとき、素体の
輪郭（外郭）の係数は、工、互、χにより決定され、Ｉ
は曲記軸からの半径、互は前記軸における半径からの角
度、χは前記軸の検知点からの軸にの距離を示す。

素体の長さ方向における許容ロケーションの位置は素体
にマークして表示できる。また、素体の物理的手段で、
その後のマシニング加ニスタート時点で示すこともでき
る。例えば、クランクシャフトの製造の場合、その素体
の目視できる位置にラスデーノをお外、素体における被
加工物の長さ位置を示すこともできる。

また、レーザービームなどの無接触範囲測定手段により
、また音波装置によりクランクシャフトの各部、例えば
クランクピンなどを回転させながら検知することができ
る。

この発明は、前記のように被加工物を素体のマシニング
加工により得る場合、該素体がそれに適しているかを検
知するものであり、また加工のための適正な中心軸を予
め定めるための検知をも行なうものである。

つぎに、この発明を図示の実施例により詳細に説明する
。

この発明の実施に適した機械装置は、ベッド１０上にス
ライド案内部材１１．１２を備えている。これらの部材
１１，１２にヘッドストック（台部）１３とテールスト
ック（台部）１４とが、それぞれスライド自由に取付け
られている。そして、両ストックはニューマチック・シ
リング（図示せず）により前記部材にそって動くように
なっている。また、両ストックは切削加工すべきクラン
クシャフトの長さに応じてその位置が手動により大まか
に調節できるようになっていて、所定の範囲をニューマ
チック・シリングにより動かされ、位置ぎめが行なわれ
る。

ヘッドストック１３はクランプ１７とジａつ１８を有し
、テールストック１４はクランプ１９とジ磨つ２０を備
えている。

機械装置の後部側に立設した支持体２１にブラケット２
２を介して位置検知のレーザー装置２３が設けられてい
る。このレーザー装置は、例えばｒＳｅ　１ｃｏｎ型２
００５−５３１Ｊとして市販されているスエーデンのセ
レクティプ・エレクトロニック・カンパニー・アーベー
製のものが使用される。レーザー装置２３はモータ（図
示せず）により支持体２１にそって走行する。

前記した支持体はバックプレート２５により支えられて
おり、このバックプレートには一対のν形の腕木２６が
軸２７を介して取付けてあり、これら腕木は軸２７を回
転中心として上下方向にスイングし、クランクシャフト
素体２８を持ち上げてヘッドストックとテールストック
のクランプとシックとにグリップさせる位置に保持する
。なお、図示の状態は、不作動位置を示す。

図示の実施例においては、クランクシャフト素体を切削
加工して複雑な形状のクランクシャ７）に仕上げるには
、まずヘッドストックとテールストックとの間を相当に
離し、腕木２６の回動により鍛造クランクシャフト素体
を前記両ストックのクランプとν５つとの位置に合わせ
、前記両ストックの間をせばめ、クランクシャフト素体
を前記クランプとジタウとにグリップさせ、しかる後腕
木２６に降下させ、これらを不作動位置へ戻す（図示の
とおり）、。

ヘッドストック１３には、クランクシャフト素体を回転
させるモータ１３ａが取付けである。

前記のようにして、クランクシャフト素体がヘッドスト
ック１３とテールスト７り１４とにより支承されると、
レーザー装置２３が支持体２１の一端から他端に向はク
ランクシャフト素体の軸方向にそって走行し出す。そし
て、この闇クランクシャフト素体はモータ１３ａにより
必要な角度分回転させられ、前記素体の外周面はレーザ
ービームに照射される。

このようなレーザービームの照射は、レーザー装置の往
復走行により前記素体の全外周面に対し行なわれるよう
になっていて、該装置の往時走行において、クランクシ
ャフト素体は半回転（１８０°回転）し、復時走行にお
いて、残り半回転するようになっている。

レーザー装置２３の出力、該装置の位置、モータ１３ａ
の回転角により決定されるクランクシャフト素体の位置
はコンピュータにインプットされる。この結果、レーザ
ーとモータ位置により読みとられたデータ（座標）から
クランクシャフト素体の輪郭が計算される。前記データ
は　ア、互、χにより決定されるもので、工はクランク
シャフト素体の回転軸からの半径、−ｇ−は該軸の既知
数の半径からの角度、ｙは前記軸の所定位置から軸にそ
って測定した位置を示す。そして、コンピュータは最終
仕上げのクランクシャシの輪郭（局面形状すべてを含む
）を示すようプログラムされている。

レーザー装置の走行による検知により得られた間隔の情
報は記憶され、クランクシャフト素体の長さと切削仕上
げされたクランクシャフトの長さとが比較され、前記素
体から切削（マシニング）されるクランクシャフトの最
適軸位置がコンビニートされる。この位置が決定される
と、レーザー装置はクランクシャフト素体の一側面の中
心位置（通常、当該位置は鍛造工程で一体に設けである
）に移動される。そして、前記素体が回転中、レーザー
装置により、前記位置および対応する位置がつぎつぎに
読みとられ、加工機械装置に対する前記位置の角度が決
定される。この操作はクランクビンの切削加工に必要で
あり、さらに、クランクシャフト素体から所望のクラン
クシャフトが切削できるか否かを決定するのに必要とな
る。

前記操作の後、レーザー装置２３はクランクシャフト素
体の一端へ動かされる。前記素体はモータ１３ａにより
定速回転され、この素体の一回転においてレーザー装置
により読みとられた情報はコンピュータのメモリーに貯
えられる。ついでレーザー装置は所定の移動分だけ移動
して次の移動点へ達し、データが再び記憶され、このよ
うなステップをふんでクランクシャフト素体全長にわた
りレーザー装置のスキャンニングが行なわれ、その各部
、すなわち、７ランノ、テール、腹部を含む周側面、ク
ランクビン、クランクシャフトｌしなどが調べられる。

クランクシャフト素体の各部である７ランノ、テール、
クランクビン、クランクジャーナルなどの部分の中心は
、前記のようにしてコンピュータにより計測°され、こ
れら中心に合致した最良のラインが設定され、このライ
ンがマシニング（切削加工など）の軸となって前記素体
の切削加工を行なえば、所望どおりの輪郭形状のクラン
クシャフトがマシニングされることになる。一つのクラ
ンクシャフト素体について計測されたデータすべては、
つぎのマシニングの軸ヘシフトされ、クランクシャフト
素体から所望形状（構成）のクランクシャフトが加工で
終るか否かがチェックされ、これに適合しないものは拒
否される。

適合したクランクシャフト素体が加工されると、つぎに
クランクシャフトのバランス共合がマシニング軸におい
て計測される。このバランス具合はクランクシャフトに
そった計測点におけるバランスの偏りのベクトル値を合
計し、クランクシャフトの両端へベクトル量としでパッ
クさせることにより計算される。マシニング軸の動きの
量はバランスの（ずれをゼロへ近づけることに必要であ
り、この量がつぎに計算される。この計算には、クラン
クシャフトと同じ長さで、同じ重量のスチールシリング
のモデルが使用される。この新しいマシニング軸の位置
が計算されると、この軸によりクランクシャフト素体の
加工が行なえるか否かがチェックされる。そして、加工
可能であると、新しい紬でのバランス共合が前記した手
段で計算される。

これには、再びスチールシリンダのモデルが使われ、軸
位置の補正が計算されて、バランスのくずれが補正され
、補正値が所定値を下まわるまで調節操作が行なわれ、
クランクシャフトの加工が行なわれる。

クランクシャフトの加工が行なえない位置に達した場合
、加工作業はストップし、軸の計算位置は直前の位置ま
で戻され、ＶＤＵまたはプリンタなどによりアウトプッ
トが操作者に示される。

前記のような計算により、所望のクランクシャ７）へ加
工されるクランクシャフト素体に対するマシニング軸が
決定され、この軸位置は前記素体にマークされる。

このマーキングはドリルにより行なわれる。すなわち、
スライド案内部材１１．１２の両端（ヘッドストックと
テールストックの外側）には、キャリエージ２９．３０
が位置しており、キャリエージ２９について説明すると
、このキャリエージにはセンタードリル３１とエンドミ
ル３２とが設けである。センタードリル３１はモータ３
３により回転し、エンドミル３２もモータ（図示せず）
により回転する。ドリル３１とエンドミル３２は台部３
４に取付けてあり、この台部はモータ３５によりキャリ
エージ２９上をスライドするようになっている。斗ヤリ
エージ２９はモータ１５によりヘッドストックに対し接
近、離間できるようになっている。ヘッドストックとテ
ールレストンクの両者には、ドリル３１マたはエンドミ
ル３２が自由に出入できる開口３６が貫通されていて、
これらの開口を介してクランクシャフト素体の両端面に
対し、ドリル３１、エンドミル３２をタッチさせるよう
になっている。テールストックの構造もほぼ同様で、同
一部分には符号にａが付してあ乃、キャリエージ３０は
モータ１６で動かされる。

マシニング軸は、その両端において、クランクシャフト
素体の回転軸と、その軸からの半径についての係数ｒ、
ｆ）　により決定される。係数Ｉは前記素体をモータ２
９により、その回転軸まわりを回転させることによりセ
ットされる。係数Ｉはドリル３１を前記素体の回転軸に
関する所望位置へ動かすことによりセ・ントされる。そ
して、キャリエージ２９を図面左方へ動かし、ドリル３
１を前記素体の端面に当接させ、所望位置に孔をあける
。

テールストック側においても同様の操作が行なわれ、ド
リル３１ａによりテールストック側の前記素体の端面に
適当な孔をあける。このようにして、クランクシャフト
素体の長さ方向の両端面それぞれには加工の中心軸とな
るセンターが穿設される。

また、必要に応じて、エンドミル３２．３２ａを用いて
前記センターにスポットをつけて前記素体を加工した後
の仕上りクランクシャフトの位置を示すこともできる。

また場合により、ドリルをブラケット２２に取付け、前
記素体の側面に孔を水平方向にあけ、前記素体における
仕上げクランクシャフトの長さ方向の位置を示すことも
できる。

また、エンドミルは前記素体の両端面をみがくことにも
使える。これらのエンドミルは必須不可欠のものではな
く、取付けなくともよい。

クランクシャフト素体に対するドリル加工が完了すると
、該素体は腕木２６により保持され、シ壺つ１８．２０
がはずれ、ヘッドストックとテールストックとが後退し
てクランクシャ７）素体を機械装置からはずすことがで
トる。

前記の説明においては、鍛造ものであるクランクシャフ
ト素体に対し、クランクシャフトの適正バランスをもつ
最終仕上り品を得るための加工位置を定める方法につい
て説明したが、この発明はは仕上り品が素体から得られ
るかを検査する単純な方法にも用いられるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す斜視図である。 １０・・・ベット１３　・・・　ヘッドストック１１．
１２　・・・　スライド案内部材１３　・・・　ヘッド
ストック　１３ａ　・・・　モータ１４　φ・・　テー
ルストック　１５．１６　・・・　モータ１７．１９　
・・・　クランプ　　１８．２０　・・・　ジヨウ２３
　・・・　レーザー装置　　２６　・・・　腕木２８　
・・・　クランクシャフト素体 ２９．３０　・・・　キャリエージ　３１．３１ａ　　
・・・　ドリル３３．３５　・・・　モータ 手続補正書（方式） （特許庁審査官　　　　　　　　殿） １、事件の表示 昭和５７年特許願　第２１６２３０号 ２、発明の名称 被加工物の検知方法 ゴ、　補正をする者 事件との関係　出願人 氏名（名称）　　　ジーケイエヌ・テクノロジー・１ノ
ミチツト。 ４、代理人 住所　東京都港区南青山−丁目１番１号５、補正命令の
日付（自発）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被加工物を素体から加工して得るに当り、【＾）
   被加工物の素体の形状または輪郭が当該被加工物を得る
   のに適したものであるか、または（Ｂ）それに全く適し
   ていないものであるかのいずれかを検知する方法であっ
   て、この検知が下記の工程で行なわれるようになってり
   る被加工物の検知方法。 （ａ）　ｍ配素体を信号発生装置によりスキャンニング
   して、前記素体の側面の複数検知点における係数を決定
   し、 （ｂ）前記係数から前記素体の輪郭を計算し、（ｅ）計
   算された前記輪郭と所望の被加工物の輪隔とを比較し、 （ｄ）この比較により、前記素体の輪郭内に所望の被加
   工物の輪郭がおさまるか否かを決定し、これがおさまる
   場合には、 （ｅ）　　マシニング加工を行なうことができるデータ
   を記憶またはストアリングまたは前記素体にマークする
   こと。 （２）被加工物を素体から加工して得るに当り、（＾）
   素体の輪郭内に所望の被加工物の全体がおさまるかを（
   １）素体が被加工物をおさめる輪郭があり、（２）その
   回転バランスが許容値以下であることの条件により判断
   するか、または （Ｂ）素体は、そのような輪郭を備えていないことを検
   知して被加工物を検知する方法であり、前記の判断が下
   記工程により決定される方法。 （ａ）前記素体を回転軸に装着し、 （ｂ）該素体の側面をスキャンニングして該側面の、複
   数検知点における係数を定め （ｃ）該係数から該素体の輪郭を計算し、（ｄ）計算さ
   れた該素体の輪郭と所望の被加工物の輪郭とを比較し、 （ｅ）索体の輪郭内にそれを加工して得る被加工物の輪
   郭がおさまるかを決定し、 この場合、（ｅ）の条件が適しているものであれば、（
   ｆ）被加工物のマシニング加工軸が素体において対応す
   る位置を計算し、 し）マシニング軸まわりの加工ずみの被加工物のバラン
   スのずれを計算し、 （１１）素体に対するマシニング軸の位置を計算して、
   被加工物のバランスのずれを許容値以下とし、（ｉ）素
   体に適正なマシこング軸を記憶、ス）　７１７ングまた
   はマーキングし、必要あれば前記軸にそっての被加工物
   のロケーションを記憶、ストアリングまたはマーキング
   すること。