JPS6228101A - クランク軸のバランス修正方法およびその装置 - 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】 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ェイトのア
ンバランス部位を検出すると共にこのテーブル上でワー
クを移送することなく前記アンバランス部位を穴明は加
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
することが可能なり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
にバランス用ウェ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
ーウェイトを装着して前記クランク軸の重さの釣り合い
を保ちながらこれを回転させ、基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
のように基準値以上の揺れが測定されれば、ウェイ１〜
部分にドリル等を臨ませ、このトリル等の切削工具によ
って前記ウェイト部分の一部を切削してその部位の重量
を減らし、ごれによってバランスが取れ柾ば良品として
出荷し、またバランスが取れない場合にはさらにウェイ
トを減するような方策を講している。

そこで、従来から、このようにクランク軸におけるウェ
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、
ウェ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ェイトの重量を城し、再び
、測定装置に戻されてバランスウェイトの測定がなされ
る。一方、単体で構成されるウェ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５ｐませ
切削加工を施す等の構成を採用するものもある。

然しなから、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顯緊に変更されるよ
うな場合には前記能率性は一挙に低下する。しかも、占
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
５Ｗ点が指摘されている。

本発明は前記の不都合を−・挙に解消するためになされ
たものであって、ウェイヒハラフ１１則定装置とウェイ
トバランス修正用切削装置とを一体的に配設し、ウェイ
トバランス測定装置によって得られたウェーイトのアン
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ェイト
バランス修正用切削装置を付勢し、これによって種々の
ワークのウェ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りランク軸の
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、本発明はウェイトとクラ
ンクピンとを含むクランク軸を回転することにより、前
記ウェ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、次いで、前記アンバランス
部位データに基づき前記ウェイトのアンバランス部位に
切削工具を移動して対向させ、前記アンバランス量デー
タに基づき前記切削工具によりウェイトのアンバランス
部位を切削してウェイトのバランスを確保することを特
徴とする。

さらにまた、本発明はウェイトとクランクビンとを含む
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、前記ウェイトのアンバ
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出力を記憶す
る記憶手段と、前記支持部材に対応して設けられ且つ少
なくとも直交する二つの方向に移動自在な切削工具を有
する切削手段と、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切削工具を介してウェイトを所定
量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４
０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、前記支持台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
４Ｂが係合する。前記ＹＩｉ！Ｉｂ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のボールねし
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ポールねじ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、その先端部に第１の
ドリル５８ａと第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冶具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
え用冶具６４を配設する。この第２冶具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の押え用冶具６
８が臨む。第３治具６８は図示しないシリンダのシリン
ダロンドア０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冶具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冶
具６０と第２冶具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ａ横４８の回転駆動源を付勢し、ワ
ークＷに対し前記Ｙ軸移’ＥＩＪ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、ウェイ
トバランス測定回路８４と、前記演算制御ｎユニット８
２に接続されて夫々モーフ１６．４６および５２を馬区
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とウェ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人力装置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、マイクロコンビエータで構成され、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モーク１６に連結された
ロークリエンコーダ１０４　と、第２モータ・１６に連
結されたロークリエンコーダ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
ェイトのアンバランスの量を検出するウェイトバランス
星検出センサ１１２ａ、１１２ｂの出ノｊ側は夫々前記
ウェ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ェ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のロット１
２４とを含み、前記第１０ンド１２０と第２０ノド１２
２との間には一組のバランス用ウェイト１２６ａ、１２
６ｂとこれらのウェイト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２０ノド１２２と第３０ソド１２４　との間
にも一組のバランス用ウェイト１３０ａ、１３０ｂとこ
れらのウェイト１３０ａ、１３０ｂに偏心して連結する
第２のクランクピン１３２が設げられている。

そこで、前記ワークＷの第１ロツド１２０と第３０ソド
１２４から軸線方向乙こ延在する１ｔｉｌＩ！１３４８
．１３４ｂに夫々形成された円錐状の凹部１３６ａ、１
３６ｂに第１ワーク保持軸３６と第２ワーク保持軸４０
のテーパ状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、入力装で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、ヘル
ド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のウェイト１２６
ａ、１２６ｂ、１３０ａ、１．３０ｂ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
、ウェイトバランス量検出センサ１１２ａ、１１２ｂは
このウェイトのアンバランスの有無と共Ｑこそのウェイ
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４月１０　はプーリ２８の回転角度をウェイトバラ
ンス測定回路８４に送給する。すなわら、前記ウェイト
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ボート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ＲＡＭ９８にデ
ジタル化されたウェイト１２６ａ、１２６ｂ、１３０ａ
、１３０ｂのウェ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、ト８２に送給される。この
場合、演算制御ユニ、ト３２はＲＡＭ９８に格納された
記憶データからワークＷのウェ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はボールねし４４を回転させてＹ軸移
動機構４８をアンバランスなウェイト部分に対向するよ
うに変位させる。一方、ドライバ８６はモータ１６を回
転駆動して、先ず、ウェイト１２６ａ側のウェイトアン
バランス部位をトリルユニット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ＩＯ４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
出力信号は入カポ−１−１００からＣＰＬ１９４に専入
されてフィードハック信号として利用される。

このようにして、ドリル５８ａにウェイトアンバランス
部位のあるウェイト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
リンダロンドア０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冶具６８
は押え用治具６４の凹部６６に嵌合するワークＷの軸１
３４ａ、１３４ｂを押圧し、一方、シリンダロッド６２
はクランクピン１２Ｂ　、１３２を押圧するため乙こ当
該ワークＷはしっかりと位置決めされる。

次いで、ＣＰｔＪ９４からはトライバ９０にモータ５２
の駆動信号が送給され、この結果、ボールねし５０力（
凹十云してトリルコーニノト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）゛リルユ
ニノト５ＩＩに対して粗切削用の１′リル５８ａの駆動
信号が出カポ−［０２を介して）ライムに導出され、従
って、トリル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はウェイト１２６ａに対する
粗切削を開始し、第４図に示すように、前記ウェイト１
２６ａには切削孔１５０が穿設される。なお、この時、
ＣＰ　ｔ、Ｊ９４はＲＡＭ９８に格納されているウェイ
ト１２６ａのアンバランス■からドリル５８ａの１多動
足を／宙算し、前記切削孔１５０の穿設世を決定すれば
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
ェイト１２６ａのウェ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だ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の付勢作用下にトリルユニ、ト
５４は一旦退勤動作を行う。ずなわら、ドリルユニット
５４は退！ＪＩ　Ｉ、てワークＷからドリル５８ａをＩ
Ｔ４脱させる。次いで、ＣＰＵ９４はドライバ８８乙こ
モータ４６を駆動するための信号を送給し、この結果、
Ｙ輔移動殿構４８はボールねし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
ータにトリル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し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
ェイ目２６ａ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ＣＰ
Ｕ９４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は退勤動作を行って、ワークＷから離
脱し、ここでウェイｂ　１２６ａに対するアンバランス
なウェイトの修正工程が終了する。

ウェイト１２６ｂ、　１３０ａ、　１３０ｂにウェイト
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
ク軸にウェ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ェイトアンバ
ランスの修正が可能であるために、生産効率が一挙Ｑこ
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。

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プロ、り説明図、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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウェイトとクランクピンとを含むクランク軸を回
   転することにより、前記ウェ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、次い
   で、前記アンバランス部位データに基づき前記ウェイト
   のアンバランス部位に切削工具を移動して対向させ、前
   記アンバランス量データに基づき前記切削工具によりウ
   ェイトのアンバランス部位を切削してウェイトのバラン
   スを確保することを特徴とするクランク軸のバランス修
   正方法。
2. （２）ウェ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、前記ウェ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出力を記憶する記憶手段と、
   前記支持部材に対応して設けられ且つ少なくとも直交す
   る二つの方向に移動自在な切削工具を有する切削手段と
   、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
   させて切削工具を介してウェイトを所定量切削する駆動
   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。