JPS6023688Y2 - クランクシヤフトの撓み量測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はクランクシャフトの撓み量を自動的に測定す
る装置に関する。

船用大型ディーゼルエンジン等では、クランクシャフト
の撓み量の測定に際し、主軸受は位置の調整の目安とし
て、クランクウェブのデイフレクション値が適用されて
いるが、その計測方法は第１図、第２図に示される要領
で行なわれるため、作業性その他において問題が生じて
いる。

すなわち、クランクウエブディフレクション値の計測に
は第１図に示すようなデイフレクションゲージ１（取付
治具付き）を使用味このゲージ１を第２図に示すように
クランクウェブ２．２間に取付けて、その指示値を人手
を介して読み取るようにしている。

なお図中、３はクランクピン、４コネクチングロツド、
５主軸を示す。

しかしそのような計測方法では、 （イ） １シリンダ、１回転ごとにゲージ１の着脱を行
なう必要があって、能率が悪い。

（ロ）ゲージ１の取付は方、取付は位置により誤差が大
きくなる。

（ハ）計測に長時間を要する。

に）計測には作業員が狭小なりランクケースの内部に入
って作業しなければならず、しかもこのケースの内部は
常時汚染されているから、作業に危険が伴なう。

（ホ）多くの人手を要する。

などの問題が避けられない。

この考案は上記の問題点を全て解決したクランクシャフ
トの撓み量測定装置を提供する。

即ち、本考案は２つのクランクウェブの相対向する２面
間の距離の変化量に基づきクランクシャフトの撓み量を
求めるクランクシャフトの撓み量測定装置において、一
方のクランクウェブ被測定面に取付けられ２本の光軸を
含む平面に対して垂直方向に広がりを持つ帯状の２本の
光ビームを発射する投光器と、他方のクランクウェブの
被測定面に取付けられ上記投光器からの２本の光ビーム
を受光する受光器と、同受光器の受光面における２本の
光ビームの受光点間距離を検出しこの受光点間距離と前
記２本の光ビームのなす角度とからデイフレクション値
を算出するデイフレクション値算出部と、同算出部で算
出したデイフレクション値を伝送可能な信号コードにエ
ンコードして送信する信号送信部と、同信号送信部から
の信号を受信しデコードしてデイフレクション値に戻す
信号受信部と、クランクシャフトの回転角度を検出する
クランク角度検出部と、同検出部からのクランクシャフ
トの回転角度信号及び信号受信部からのデイフレクショ
ン信号を表示記録する表示記録部とを具備したことを特
徴とする。

まず工程の概要をブ冶ツク図で説明すれば、第３図に示
されるとおりであって、６投光器、７受光器、８デイフ
レクション値算出部、９信号送信部、１０信号受信部、
１１クランクシャフト回転角度検出部、１２表示記録部
、を示す。

投光器６は、片方のクランクウェブ２に取付けられ、そ
れに対向するクランクウェブ２に取付けた受光器７に向
って、変位検出用光ビーム１３と基準光ビーム１４の、
計２本の光ビームを発射する。

これらの光ビームは第４図に明確なように、それぞれの
光軸１３ａ、１４ａによって構成される平面に関して、
垂直方向に広がりをもつ帯状の光ビームである。

この光ビームを受光する受光器７は、第５図に示される
如く、受光面に受光素子１５が組み込まれた構造を有す
る。

この受光素子１５は、受光位置検出能力を有するもので
、具体的には自己走査形イメージセンサ−が適当である
。

なお、受光器７をクランクウェブ２に取付ける際は、受
光面が投光器６から発射される基準光ビーム１４の光軸
１４ａに対し、垂直となるよう取付ける。

変位検出用光ビーム１３と基準光ビーム１４が受光器７
に受光されると、その受光面に、２本の光ビーム１３．
１４による像が、２本の光線１３ｂ、１４ｂとして得ら
れる。

ついでこの受光器７から、受光位置を知らせる情報を含
むビデオ信号１６が、出力信号として発信される。

このビデオ信号１６をデイフレクション値算出部８が処
理して、デイフレクション値１７を算出する。

このデイフレクション値１７を信号返信部９がエンコー
ドし、有線または無線を通じて信号受信部１０に伝送す
る。

信号受信部１０は伝送されてきた信号１８を受信し、そ
れをデコードしてデイフレクション値１９に戻したのち
、表示記録部１２に伝送する。

一方、クランクシャフト回転角度検出部１１はクランク
シャフト回転角度を検出し、その検出信号２０が上記の
表示記録部１２に伝送される。

つぎに、デイフレクション値の具体的計測方法を実施例
に基づいて説明する。

いま、クランクウェブ２の一方にセットした投光器６か
ら２本の光ビーム１３．１４が発射され、そのうちの基
準光ビーム１４の光軸１４ａが第６図に示すように計測
線Ａ（クランクウエブデイフレクション計測位置によっ
て決定される）に一致し、もう一方のクランクウェブ２
に取付けた受光器７の受光面に、２本の光ビームによる
像１３ｂ、１４ｂが生じているものとする。

この場合の変位検出法の原理は、第７図のイに示される
とおりである。

すなわち、２本の光ビームの発射点間距離をａ１変位検
出用光ビーム発射角度をθとすれば、受光点間距離ｙと
計測点間距離Ｘとの間の関係は、下記の（１）式で表わ
される。

ｙ ＝ ａ−Ｘ ＠ｔａｎθ−−−−−−（１）このと
き、Ｘの微小変位ｄｘに対する検出変位ｄｙは、 ｄｙ＝−欣・ｔａｎθ・・・・・・（２）なおりランク
ウェブ２の変形には第８図イ〜ハに示すような微小の角
度変化を伴なうが、この考案の計測装置によれば、デイ
フレクション計測に影響を与えない程度に補正すること
ができる。

すなわち第８図イ、口、へのようなりランクウェブの微
小角度変化に伴う場合には、第１０図に示すように、光
ビームの光軸の受光面上の点が移動する。

図中Ａ。

、Ｂｏは角度変化にない場合を示し、Ａ、、Ｂ、は第８
図イに示す角度変化成分がある場合、Ａ２．Ｂ２は第８
図口に示す角度変化成分がある場合、Ａ３．Ｂ３は第８
図へに示す角度変化成分がある場合をそれぞれ示す。

上記受光面上の移動のうち、第８図イの角度変化成分は
、クランクデイフレクション発生の基本的な要因であり
、かつＡ。

＋ＡＩ−Ｂｌ）→Ｂ１の移動もＹ軸上にあるから、計測
において特に問題とはならない。

次に第８図口、への角度成分については、Ａ。

→Ａ２．Ｂｏ＋Ｂ２．およびＡｏ−’Ａｃｔ Ｂｏ−’
Ｊ３ｉノ移動が、Ｙ軸上だけではなくＺ軸成分も含まれ
ている。

このため、広い面において受光位置検出可能な、受光素
子が必要である。

また、さらに第８図口の角度成分については、ＡＯ−Ａ
２．Ｂｏ＋Ｅ＆の移動量のＹ軸成分が異なるため、広い
面の受光素子を用いたとしても、計測誤差が生じる。

このように糸状の光ビームを用いた場合に発生し得る問
題点が帯状の光ビームを用いることにより解決できる。

このようすを第８図口に対応した第１１図イ、及び第８
図へに対応した第１１図口にそれぞれ示す。

ここで、真の受光点間距離Ｙ。

に対して計測値Ｙ２．Ｙ２′、Ｙ３は、それぞれ次式で
与えられる。

Ｙ２＝ＹＯ＋ ］ ・１／２７３”ｔａｎθ−−−−−
−（３）Ｙ２′＝Ｙｏ−１−３１２β２ｔ、ａｎθ・・
・・・・（４）Ｙ３＝ＹＯ＋ ２ ’ｙ２” Ｉｌｏ”
””（５）ただしβ：第８図口の角度変化成分 子： 〃 ハの角度変化成分 １：投光器、受光器間の距離 このように微少な角度変化による受光位置の変化は、２
次の微少量以下でかなり小さく、しかも（４）式に比べ
て（３）式の誤差分（第２項）がｌ／３に小さくできて
おり、かつ、受光器はＹ軸上におかれた直線型の自己走
査形光電変換素子が利用可能である。

さて、受光器７の受光素子１５としてこの実施例では自
己走査形固体イメージセンサ−を使用する。

このイメージセンサ−は、フォトダイオードを複数個直
線上に配置した受光部と、信号読み出しのための走査回
路部とが、一体に構成されているもので、それぞれのフ
ォトダイオードに入力される光量に比例した電圧が、走
査回路によって順次、パルス列として読み出される仕組
になっている。

そのイメージセンサ−により２本の光ビームを受光した
際の出力信号は第９図に示されるとおりである。

一方、デイフレクション値算出部８では、変位検出用光
ビーム１３の受光位置１３ｃと、基準光ビーム１４の受
光位置１４ｃを算出し、これにより２本の光ビームの受
光点間距離ｙを求め、クランクの基準回転位置における
受光点間距離ｙからの変位ｄｙを求め、さらに、前記の
（２）式に基づいてデイフレクション値赦を算出スる。

後の操作は既述したとおりで、信号送信部９は計測され
たデイフレクション値を伝送可能な信号コード１８にエ
ンコードしたのちそれを信号受信部１０に送信腰該受信
部１０はそれをデコードしてデイフレクション値１９に
戻す。

またクランクシャフト回転角度検出部１１ではクランク
シャフトの回転角度を検出し、その信号２０を表示記録
部１２に伝送する。

表示記録部１２はクランクシャフトの回転角度と前記デ
イフレクション値とを同時に表示記録するのである。

ただしこの部分は制御系との置き換えが可能である。

光ビームの発射角度が前記とは異なる場合の実施例、た
とえば第７図の口に示されるように、２本の光ビームが
異なる角度で発射される場合、デイフレクション値の算
出は下記の（６）式に従う。

％式％（６） そのほかの操作は前記実施例と同じであるか、計測線Ａ
を一致させる際の調整上の簡易さ等を考えると、実用的
には前記実施例の方法がすぐれていると考えられる。

以上で明らかな如く、この考案の計測装置によれば一方
のクランクウェブの被測定面に投光器を、また他方の相
対向するクランクウェブの被測定面に受光器を取付け、
前記投光器から２本の光軸を含む平面に対して垂直方向
に広がりを持つ帯状の２本の光ビームを発射して受光器
で受光せしめ、その受光面における２本の光ビームの受
光点間距離を検出し、この受光点間距離と前記２本の光
ビームのなす角度とから、前記被測定面間距離を算出す
るもので、クランクシャフトの撓み量を自動的かつ遠隔
的に計測することができ、計測作業の安全性、迅速性、
省力化、誤差の補正機能、等々の点において、飛躍的に
改善された性能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は船用大型ディーゼルエンジン等において、クラ
ンクウエブデイフレクション値の計測に使用されるゲー
ジ（取付治具付き）の斜視図、第２図はその使用法を示
す斜視図である。 第３図はこの考案の原理を示すブロック図、第４図およ
び第５図はこの考案の一実施例を示すもので、第４図は
投光器、第５図は受光器をそれぞれ示す。 第６図はこの考案の一実施例で採用されるクランクウエ
ブデイフレクション計測位置を示す説明図、第７図イ９
口はそれぞれこの考案の異なる実施例における変位検出
原理を示す線図である。 第８図イ〜ハはクランクウェブの変形成分を示す説明図
、第９図はこの考案の一実施例における受光器出力信号
を示す線図、第１０図は光ビームの光軸の受光面上の移
動を示す説明図、第１１図イ及び同図口はそれぞれ帯状
の光ビームを用いた場合の受光位置の説明図である。 １・・・・・・デイフレクションゲージ、２・・・・・
・クランクウェブ、３・・・・・・クランクピン、４・
・・・・・コネクチングロッド、５・・・・・・主軸、
６・・・・・・投光器、７・・・・・・受光器、８・・
・・・・デイフレクション算出部、９・曲・信号送信部
、１０・・・・・・信号受信部、１１・・・・・・クラ
ンクシャフト回転角度検出部、１２・曲・表示記録部、
１３・・・・・・変位検出用ビーム、１４・・・・・・
基準光ビーム、１５・・・・・・受光素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２つのクランクウェブの相対向する２面間の距離の変化
   量に基づきクランクシャフトの撓み量を求めるクランク
   シャフトの撓み量測定装置において、一方のクランクウ
   ェブの被測定面に取付けられ２本の光軸を含む平面に対
   して垂直方向に広がりを持つ帯状の２本の光ビームを発
   射する投光器と、他方のクランクウェブの被測定面に取
   付けられ上記投光器からの２本の光ビームを受光する受
   光器と、同受光器の受光面における２本の光ビームの受
   光点間距離を検出し、この受光点間距離と前記２本の光
   ビームのなす角度とからデイフレクション値を算出する
   デイフレクション値算出部と、同算出部で算出したデイ
   フレクション値を伝送可能な信号コードにエンコーダし
   て送信する信号送信部と、同信号送信部からの信号を受
   信しデコードしてデイフレクション値に戻す信号受信部
   と、クランクシャフトの回転角度を検出するクランク角
   度検出部と、同検出部からのクランクシャフトの回転角
   度信号及び前記信号受信部からのデイフレクション信号
   を表示記録する表示記録部とを具備したことを特徴とす
   るクランクシャフトの撓み量測定装置。