WO1995018953A1

WO1995018953A1 - Instrument de mesure de la deformation par flexion d'un vilebrequin

Info

Publication number: WO1995018953A1
Application number: PCT/JP1994/000022
Authority: WO
Inventors: Zosen Corporation Hitachi; Takayoshi Maeda; Haruo Tanaka
Original assignee: Nabco Ltd.
Priority date: 1994-01-10
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 1995-07-13
Also published as: KR960701352A

Description

明細書

クランク軸のディフレクシヨン計測装置発明の分野

本発明は、大型ディーゼル機関などのクランク軸の撓み量を計測するクランク軸のディフレクション計測装置に関する。発明の背景

現在、大型ディーゼル機関のクランク軸のディフレクシヨン（撓み）を計測する場合、複数の作業員がそれぞれクランク室内に入りダイヤルゲージ付計測具をクランクスロー（クランクアーム）囿に取付け、クランク軸をターニングさせながらクランク角が所定角度の時のダイヤルゲージの目り、すなわちクラン '' ' アーム間の変位量を読み取り、クランク軸の撓み量を計測している。

しかし、このような現在の計測方法は、危険を伴うとともに汚れる作業となり、また極めて作業工程が多くて時間を要するものである。また、このような問題を解決するため、クランクアームに変位センサを取り付けて計測する方法が考えられるが、信号取出しコ一ドを配線する必要があり、作業性が悪く、また計測時コードがクランク軸に巻き付くという問題がある。発明の開示

本発明は、安全かつ短時間で自動的に計測作業が行えるクランク軸のディフレクション計測装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明の、クランク軸のディフレクション計測装置は、クランク軸の各クランクアーム間に着脱自在で、クランクアーム間隔の変位を検出する変位検出手段、および前記変位検出手段が取付けられたクランクアームの回転角度を検出する回転角度検出手段、および前記回転角度検出手段により検出された回転角度毎に前記変位検出手段により検出されたクランクアーム間隔の変位データを、各クランクアーム毎に記憶する記憶手段を備えたセンサュニットと、前記センサュニットに記憶された全クランクァ一ムの回転角度毎のクランクアーム間隔変位データを入力し、前記クランク軸の所定角度での前記各クランクアームのクランクアーム間隔変位データを出力する処理ュニッ卜とを有する。

このような構成によれば、センサュ二ットは単独でクランクァーム間に着脱され、また回転検出手段により検出される回転角度毎に、変位検出手段により検出されるクランクアーム間隔の変位が、各クランクアーム毎に記憶手段に記憶される。よって、計測後に記憶手段から全クランクアームの変位データをまとめて取出すことができ、また従来のような信号取出しコードが不要になり、コードがクランク軸に巻き付くことがなくなることから、従来に比べて安全かつ短時間で撓み量を自動的に計測することができ、作業性を向上させることができる。図面の簡単な説明

本発明の一実施例におけるクランク軸のディフレクション計測装置の概略構成図、

図 2は同センサュニッ卜の正面図、

図 3 は同センサュニッ卜の側面図、

図 4 は同センサユニットの変位センサの平面一部断面図、図 5 は同センサュニットの構成図、

図 6 は同センサュニッ卜の処理装置の動作を示すフローチヤ一ト図 7 は同処理ュニットの構成図、

図 8 は同処理ュニットの計測処理部のブロック図、

図 9 は同処理ュニットのデータ処理部の動作を示すフローチヤ一卜、

図 1 0は同処理ュニッ卜のデータ処理部の回転角度の変換を示す図図 1 1は同処理ュニッ卜のプリンタによりプリントアウトされた変位量データの図、 ' 図 12は同計測手順を示すフローチヤ一トである。実施例の説明

本発明のクランク軸のディフレクシヨン計測装置は、図 1 に示すように、クランク軸 1 の各クランクアーム（クランクスロー） l a 間に着脱自在でクランクアーム 1 aの間隔 Dの変位量を、回転角度毎に検出し、記憶するセンサユニット 2 と、クランク軸 1 に設けられたフライホイール（夕一ニングギヤ） 3を介してクランク軸 1 を回転させるターニング装置 4 と、フライホイール 3の歯を検出するによりクランク軸 1 の回転角を検出する回転角検出器 5 と、 No. 1シリンダの絶対クランク角度 0 ° 位置に対応して、フライホイール 3 に取付けられた基準点用マグネットピース 6を検知する基準点検出器 7 と、詳細を後述する処理ユニット 8から構成されている。

ターニング装置 4 は、ターニングモ一夕 1 1の出力軸に取り付けられてフライホイール 3 に嚙合可能なターニングギヤ 12と、夕一ニングモーク Mのターニングモータ駆動装置 1 3により構成されている。センサュニット 2を、図 2〜図 6 に基づいて詳細に説明する。センサュニット 2 は、本体 1 4と変位センサ 1 5から構成されている, この本体 14の正面には、変位センサ 15にて検出された変位量を表示するディジタル表示器 1 7と、計測開始操作用の押釦スィツチ 18と、電源スィッチ 1 9が設けられ、本体 1 4の裏面には、処理ユニット 8 に接続する保護キャップ付きのコネクタ 20が設けられている。なお、本体 1 4には電源となるバッテリが内蔵されている。

変位センサ 15は、図 2〜図 4 に示すように、変位の増減により位相の異なるパルス信号を本体 1 4へ出力する変位検出器 25と、この変位検出器 25をクランクアーム l a間に取付ける取付け具 21から構成されている。

取付け具 21には、一端側にねじを介して取り付けられた固定支持ピン 22と、他端側でガイド孔 23内にばね 23 a により突出側に付勢されて出退自在な一対の可動支持ピン 24が設けられ、取付け具 21は固定支持ピン 22および可動支持ピン 24により突っ張り状態でクランクアーム 1 a間に取付け可能に構成されている。そして、取付け具 21 の上部で、可動支持ピン 24間には、他端側に測定子 25 aを突出させた変位検出器 25が支持され、よって変位検出器 25は取付け具 21により測定子 25 aがクランクアーム 1 aの側部に接触するようにクランクアーム 1 a間に取付けられる。なお、間隔 Dの異なるクランクァーム 1 aに対しては、固定支持ピン 22を交換することにより対応することができる。 24 aは可動支持ピン 24の基端側に調整可能に設けられたストッパーナットで、可動支持ピン 24が変位検出器 25の測定範囲を超えないように移動が規制されている。また、取付け具 21の下部に本体 1 4が支持されている。

本体 1 4は、図 5 に示すように、変位量演算器 26と、回転角度検出器 27と、回転角度演算器 28と、処理ユニット 8へ変位量のデ一夕を伝送するデ一夕通信装置 29と、測定用メモリ 30 a と送信メモリ 30 b を備えたマイクロコンピュ一夕からなる処理装置 31から構成されている。

変位量演算器 26は、変位検出器 25のパルス信号を入力し、増減検出器 26 a により信号位相によって増減方向を検出し、この検出された増減方向に応じて計数器 26 bによりパルス信号を加算、あるいは減算して変位量を処理装置 31へ出力する。また、回転角度検出器 27 は、おもり 27 aにより軸 27 bが重力方向に固定されることにより本体 1 4、すなわち本体 1 4に取付けられたクランクアーム 1 a の回転角度を検出して回転角度演算器 28へ出力し、回転角度演算器 28は、この回転角度検出器 27から出力された回転方向により位相の異なるパルス信号を入力し、増減検出器 28 aにより信号位相によって回転方向を検出し、この検出された回転方向に応じて計数器 28 bによりパルス信号を加算、あるいは減算して本体 1 4の回転角度を処理装置 31 へ出力する。測定用メモリ 30 aは、クランクアーム 1 a の回転角度毎に変位量を一旦記憶するメモリ、送信メモリ 30 bは、測定用メモリ 30 aに記憶された変位量を各クランクアーム 1 a毎にまとめて記憶するメモリであり、この送信メモリ 30 bに記憶された変位量のデ —夕がデータ通信装置 29により処理ュニット 8へ伝送される。

処理装置 31の動作をセンサュニット 2の取扱い方法にしたがって図 6 に基づいて説明する。電源スィッチ 1 9がオンとなっているものとする。

まず、 No . 1のシリンダのクランクアーム 1 a にセンサュニット 2 が設置され（ステップ一 1 ) 、計測開始操作用の押釦スィッチ 1 8が操作されると（ステップ一 2 ) 、変位量演算器 26と回転角度演算器 28のデ一夕を入力し、変位量をディジタル表示器 1 7へ表示するとともに、クランクアーム 1 aの回転角度毎に変位量を測定用メモリ 30 aに記憶し（ステップ一 3 ) 、再度押釦スィッチ 1 8が操作されると- 測定用メモリ 30 aに記憶されたデータを送信メモリ 30 bのデ一夕 No. 1 のエリアに移動する（ステップ— 4 ) 。そして、 No . 1のシリンダのクランクアーム 1 aからセンサュニット 2が外され、 No . 2のシリンダのクランクアーム 1 aにセンサュニット 2が設置され（ステツブー 5 ) 、計測開始操作用の押釦スィツチ 18が操作されると（ステップ— 6 ) 、変位量演算器 26と回転角度演算器 28のデータを入力し、同様に変位量をディジ夕ル表示器 17へ表示するとともに、クランクァ一ム 1 aの回転角度毎に変位量を測定用メモリ 30 aに記憶し（ステツブー 7 ) 、再度押釦スィッチ 18が操作されると、測定用メモリ 30 aに記 i されたデータを送信メモリ 30 bのデータ No. 2のエリアに移動する（ステップ一 8 ) 。以下、同様のステップを繰り返すことにより、全てのクランクアーム 1 aの回転角度毎の変位量を送信用メモリ 30 b に記憶する。

このようなセンサュ二ット 2の構成により、送信メモリ 30 bにクランク軸 1 の回転に伴って変動する各クランクアーム 1 a間隔 Dの変位量が順に記憶され、処理ュニット 8へ接続されると、データ通信装置 29により送信メモリ 30 bに記憶された変位量データが処理ュニット 8へ伝送される。なお、伝送後、送信メモリ 30 bはクリアされ o

次に、処理ュニット 8 を、図 7〜図 1 1に基づいて詳細に説明する, 処理ユニット 8 は、図 7 に示すように、操作器と表示器を備えた操作パネル 4 1と、計測処理部 42と、センサュニット 2から変位量デ —夕の授受を行うデータ通信装置 43と、マイクロコンピュー夕からなるデータ処理部 44から構成されている。

操作パネル 4 1には、計測開始操作用の押釦スィッチ 5 1と、ターニングモー夕 1 1の回転方向を選択する選択スィツチ 52と、センサュニット 2の取付け、取外しを指示する表示灯 53 a , 53 bおよび確認用の押釦スィッチ 54 a , 54 b と、センサユニット 2の取外しを警報するブザー 55と、 No . 1のシリンダクランク角度を表示するディジタル表示器 56と、フライホイール 3の歯数を設定するディジタル設定器 57と、シリンダ数を設定するディジタル設定器 58と、各シリンダの着火タイミングを設定するディジタル設定器 59と、デ一タ通信装置 43を介して変位量データを読込中であることを表示する表示灯 60およびそのシリンダ No . を表示するディジタル表示器 61と、所定角度毎の変位量をプリントアウトするプリンタ 62が備えられている。

計測処理部 42は、図 8 に示すように、カウンタ 71と、回転角度演算器 72と、比較器 73と、ホールド回路 74と、パルス出力器 75と、ホ —ルド回路 76と、論理和回路 77と、論理回路 78から構成されている, カウン夕 71は、回転角検出器 5の検出パルス信号をカウ：，トし、基準点検出器 7の検出信号によりそのカウント値をリセットする。回転角度演算器 72は、カウンタ 71のカウント値をディジタル設定器 57で設定されたフライホイール 3の歯数により、 No . 1のシリンダクランク角度に変換し、 No . 1のシリンダクランク角度を表示するディジ夕ル表示器 56へ出力する。比較器 73は、回転角度演算器 72により変換された N o . 1のシリンダクランク角度が所定のセンサュニット 2 の取外し角度ひ以上になったことにより、センサュニット 2の取外し位置を検出し、ブザー 55を鳴動する。ホールド回路 74は、比較器 73より出力された取外しパルス信号を取外しスィッチ 54 bが操作されるまでホールドし、取外しを指示し、表示灯 53 bを点灯する。パルス出力器 75は、基準点検出器 7 の検出信号を 1 ショッ卜のパルス信号に変換する。ホールド回路 76は、パルス出力器 75より出力された取付けパルス信号を取付けスィツチ 54 a、あるいは計測開始操作用の押釦スィッチ 51が操作されるまでホールドし、取付けを指示する表示灯 53 aを点灯する。論理和回路 77は、比较器 73より出力された取外しパルス信号とパルス出力器 75より出力された取付けパルス信号の論理和をとり、その結果を夕一ニングモ一夕 1 1の夕一ニングモータ駆動装置 1 3へ停止指令として出力する。論理回路 78は、選択スイツチ 52により選択されたターニングモ一夕 1 1の回転方向により . 取付けスィッチ 54 a、取外しスィッチ 54 b、あるいは計測開始操作用の押釦スィッチ 5 1の操作により、ターニングモータ駆動装置 1 3へ前進指令、あるいは後進指令を出力する。

上記構成により、計測処理部 42は、まず基準点検出器 7の検出信号によりセンサユニット 2の取付け位置を検出し、夕一ニングモー夕駆動装置 1 3へ停止指令信号を出力し、取付け表示灯 53 a の点灯により取付け位置を表示する。次に、取付けスィッチ 54 aあるいは計測開始操作用の押釦スィツチ 51の操作により、ターニングモータ駆動装置 1 3へ選択スィツチ 52の選択に応じて前進指令、あるいは後進指合信号を出力し、取付け表示灯 53 aを消灯する。そして、回転角検出器 5 の検出パルス信号に基づいて、 No . 1のシリンダクランク角度を検出してディジ夕ル表示器 56へ表示し、センサユニット 2の取外し位置を検出すると、ターニングモータ駆動装置 1 3へ停止指令信号を出力するとともに、取外し位置を表示灯 53 bの点灯により表示し、ブザー 55を鳴動する。次に、取外しスィッチ 54 bの操作により - ターニングモ一夕駆動装置 1 3へ前進指令、あるいは後進指令信号を出力し、基準点まで回転し、取外し表示灯 53 bを消灯する。

次にデータ処理部 44の動作を図 9 に基づいて説明する。

まず、ディジタル設定器 58， 59から、シリンダ数と各シリンダの着火夕イミングを入力し（ステップ一 1 ) 、 No. 1のシリンダクランク角度が基準点、すなわち角度 0 ° のときの各シリンダのクランク角度（以下、処理ュニッ卜のクランク角度と称す）を演算して記憶する（ステップ一 2 ) 。次に、センサユニット 2からデータ通信装置 43を介して各クランクアーム l aの変位量デ一夕の入力を確認すると（ステップ一 3 ) 、これらデータを格納し（ステップ一 4 ) 、データを読込中であることを表示灯 60で表示し、そのシリンダ No. をディジタル表示器 61に表示する（ステップ一 5 ) 。次に、センサユニット 2では、取付け開始時をクランク角度 0 ° としているため- たとえば図 10に示すように、各クランクアーム 1 a毎の回転角度のデータを処理ュニッ卜のクランク角度により No. 1シリンダのクランク角度に対応した実際のクランク角度に変換して、記憶する（ステップ一 6 ) 。次に、 No. 1シリンダのクランク角度、 0 ° ， 90 ° , 1 8 0 ° , 270 ° における各クランクアーム 1 aの変位量デ一夕を抽出し、記憶する（ステップ一 7 ) 。そして、この抽出デ一夕をプリン夕 62へ出力し、プリントアウトする（ステップ— 8 ) 。 94/00022 このデ一夕処理部 44の動作により、センサュ二ット 2 に記憶された各クランクアーム 1 aの変位量デー夕から処理ュニットのクランク角度に応じた変位量データを得ることができ、プリン卜ァゥ卜される。プリントアウトされた変位量データの一例を図 1 1に示す。この変位量により、クランク軸 1 の橈み量を判定できる。

次に、上記デッフレクション計測装置の構成による計測方法を図 1 2にしたがって順に説明する。

まず、前準備として、 No . 1シリンダの絶対クランク角度 0 ° 位置 (こ対応して、フライホイール 3 に基準点用マグネットピース 6 を取付け、この基準点用マグネットピース 6 に対向する位置に基準点検出器 7を固定し、フライホイール 3の歯に対向して回転角検出器 5 を固定する。次に処理ユニット 8 と回転角検出器 5、基準点検出器 7、およびターニングモータ駆動装置 1 3間を配線する。（ステップ一 1 ) 。なお、回転角検出器 5 と基準点検出器 7は、マグネットホルダ一により簡単に着脱可能としている。

次に処理ユニット 8のディジタル設定器 57, 58, 59により、フラィホイール 3の歯数、シリンダ数、および各シリンダの着火タイミングを設定する（ステップ一 2 ) 。

次に、電源スィッチ 1 9をオンとしたセンサュニット 2をクランク軸 1 の No . 1シリンダのクランクアーム 1 a間に取付け（ステップ一 3 ) 、センサュ二ット 2の計測開始スィッチ 1 8を操作し（ステップ一 4 ) 、処理ュニット 8の取付けスィッチ 54 aあるいは計測開始操作用の押釦スィッチ 51を操作する（ステップ— 5 ) 。そして、処理ュニット 8 の取外し表示灯 53 bの点灯とブザー 55の鳴動により取外しが指令されると、計測開始スィッチ 1 8を再操作して（ステップ一 6 ) 、センサュニット 2を取外し（ステップ一 7 ) 、取外し終了後処理ュニッ卜 8 の取外しスイツチ 54 bを操作する（ステップ— 8 ) 次に処理ュ二、；/ ト 8 の取付け表示灯 53 aの点灯により取付けが指令されると、次の No . 2シリンダのクランクアーム 1 a間にセンサュニッ卜 2を取付ける（ステップ一 9 ) 。以後同様の操作により、全てのクランクアーム 1 aの変位量デー夕を収集した後、センサュニット 2を処理ュニット 8へコネクタ 20を介して取付ける（ステップ一 1 0 ) 。この操作により、プリンタ 62より所定角度毎の変位量データがプリントアウトされ、計測が終了する。

後処理として、処理ュニット 8 と回転角検出器 5、基準点検出器 7、およびターニングモータ駆動装置 1 3間の配線を撤去し、回転角検出器 5 と基準点検出器 7を撤去し、フライホイール 3から基準点用マグネットピース 6 を取り外す（ステップ一 1 1 ) 。

このように、センサュ二ット 2は単独でクランクアーム 1 a間に着脱され、センサユニット 2に回転角度毎にクランクアーム間隔 D の変位量が記憶され、さらに計測後にこの変位量データをまとめて取出すことができることによって、従来のような信号取出しコードが不要になり、コードがクランク軸 1 に巻き付くことがなくなり、従来に比べて安全かつ短時間で変位量を自動的に計測することができ、作業性を向上させることができる。また、処理ユニット 8 によりセンサユニット 2の着脱が指示されることにより、作業員はセンサュニット 2をクランクアーム 1 aに取付ける毎にクランク軸 1 の所定角度を測定する必要がなくなり、作業性を向上させることができる。

なお、本実施例では、夕一ニング装置 4 によりクランク軸 1 を回転させているが、作業員が手動で回転させることも可能である。また、処理ュニッ卜 8 の計測処理部 42をデー夕処理部 44とともにマイクロコンピュー夕により構成することも可能である。

さらに、本実施例では、センサユニット 2を 1 台のみ使用しているが、複数のセンサュニット 2を使用することにより、同時に複数のクランクアーム間隔 Dを測定することもでき、作業時間を短縮することができる。なお、この際、各センサユニット 2に計測するシリンダ No . を指定する必要がある。また、処理ユニット 8 において複数台のセンサュニット 2を同時に接続して変位量データを同時に読込むようにすることもできる。この際、接続するセンサュニット 2の台数に合わせて、データ通信装置 43、変位量デ一夕を読込中であることを表示する表示灯 60およびそのシリンダ No . を表示するディジタル表示器 61が複数台必要になる。

Claims

請求の範囲

1. クランク軸（ 1 ) の撓み量を判定するために、クランク軸（ 1 ) の所定角度毎の各クランクアーム（la) のクランクアーム間隔変位量を計測するクランク軸のディフレクション計測装置であって前記クランク軸（ 1 ) の各クランクアーム（la) 間に着脱自在で. クランクアーム間隔の変位を検出する変位検出手段（15) (26) 、および前記変位検出手段（15) (26) が取付けられたクランクァーム（la) の回転角度を検出する回転角度検出手段（27) (28) 、および前記回転角度検出手段（27) (28) により検出された回転角度毎に前記変位検出手段（15) (26) により検出されたクランクアーム間隔の変位データを、各クランクアーム（la) 毎に記憶する記憶手段（30a ) (30b )

を備えたセンサユニット（ 2 ) と、

前記センサュニット（ 2 ) に記憶された全クランクアーム（la) の回転角度毎のクランクアーム間隔変位デ一夕を入力し、前記クランク軸（ 1 ) の所定角度での前記各クランクアーム（la) のクランクアーム間隔変位データを出力する処理ユニット（ 8 ) と、を有する。

2. クレーム 1 に記載のクランク軸のディフレクシヨン計測装置であつご、

クランク軸（ 1 ) に設けられたフライホイール（ 3 ) の歯数によりクランク軸（ 1 ) の回転角を検出する回転角検出手段（ 5 ) (71 ) (72) を設け、

処理ユニット（ 8 ) に、前記回転角検出手段（ 5 ) (71) (72) の検出信号により前記クランク軸（ 1 ) の所定角度位置を検出してセンサュニット（ 2 ) のクランクアーム（la) への着脱を指示する計測処理手段（42) を付加する。