(57)【要約】【課題】  簡易な構成によってクランクシャフトの基準寸法を測定する。【解決手段】  三次元測定機を用いて、クランクシャフトの両端に形成されたセンタ穴の内面を円周方向に測定して、前記センタ穴の穴中心を特定し、前記センタ穴の前記穴中心を通る平面と前記センタ穴の内面とが交差する線上をトレースすることにより、前記センタ穴の輪郭形状のデータを取得し、前記センタ穴の輪郭形状のデータを情報処理装置に取り込み、前記情報処理装置で動作するソフトウェア上で、前記クランクシャフトの各端において前記センタ穴の輪郭に所定の基準径で接触する円を配置し、前記クランクシャフトの各端に配置した前記円の中心を結んだ線を前記クランクシャフトの基準軸として定義し、前記基準軸方向において前記円の中心から前記クランクシャフトの内側へ、前記円に基づき定まる規定値分オフセットした位置を端点として、前記クランクシャフトの前記基準軸方向の基準寸法を算出する、処理を含むクランクシャフトの基準寸法測定方法。【選択図】図３
2020134255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元測定機を用いて、
クランクシャフトの両端に形成されたセンタ穴の内面を円周方向に測定して、前記センタ穴の穴中心を特定し、
前記センタ穴の前記穴中心を通る平面と前記センタ穴の内面とが交差する線上をトレースすることにより、前記センタ穴の輪郭形状のデータを取得し、
前記センタ穴の輪郭形状のデータを情報処理装置に取り込み、
前記情報処理装置で動作するソフトウェア上で、
前記クランクシャフトの各端において前記センタ穴の輪郭に所定の基準径で接触する円を配置し、
前記クランクシャフトの各端に配置した前記円の中心を結んだ線を前記クランクシャフトの基準軸として定義し、
前記基準軸方向において前記円の中心から前記クランクシャフトの内側へ、前記円に基づき定まる規定値分オフセットした位置を端点として、前記クランクシャフトの前記基準軸方向の基準寸法を算出する、
処理を含むクランクシャフトの基準寸法測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの基準寸法測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトは、通常、鍛造によって製造されたクランクシャフト素材の両端面にセンタ穴を形成し、当該センタ穴を基準として、クランクシャフト素材を加工することによって作製される。
【０００３】
特許文献１では、クランクシャフト素材の各部位の形状データを測定し、各部位の測定データと、対応する設計データとのずれ量に基づいて、センタ穴の位置を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３１９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工程管理や検査のために、センタ穴を加工したクランクシャフト素材、及び、クランクシャフトの完成品に対して、センタ穴を使用して、クランクシャフトの軸方向における基準寸法を測定することが行われている。
【０００６】
例えば、両端のセンタ穴に測定用の冶具を挿入し、冶具の中心間の距離を測定することにより、クランクシャフトの軸方向における基準寸法を測定することができる。冶具を使用した測定では、冶具を把持する機構等が必要となり、測定設備の構成が複雑化するおそれがある。
【０００７】
そこで、本明細書開示のクランクシャフトの基準寸法測定方法は、簡易な構成によってクランクシャフトの基準寸法を測定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するために、本明細書に開示されたクランクシャフトの基準寸法測定方法は、三次元測定機を用いて、クランクシャフトの両端に形成されたセンタ穴の内面を円周方向に測定して、前記センタ穴の穴中心を特定し、前記センタ穴の前記穴中心を通る平面と前記センタ穴の内面とが交差する線上をトレースすることにより、前記センタ穴の輪郭形状のデータを取得し、前記センタ穴の輪郭形状のデータを情報処理装置に取り込み、前記情報処理装置で動作するソフトウェア上で、前記クランクシャフトの各端において前記センタ穴の輪郭に所定の基準径で接触する円を配置し、前記クランクシャフトの各端に配置した前記円の中心を結んだ線を前記クランクシャフトの基準軸として定義し、前記基準軸方向において前記円の中心から前記クランクシャフトの内側へ、前記円に基づき定まる規定値分オフセットした位置を端点として、前記クランクシャフトの前記基準軸方向の基準寸法を算出する、処理を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書開示のクランクシャフトの基準寸法測定方法によれば、簡易な構成によってクランクシャフトの基準寸法を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（Ａ）は、クランクシャフトの概略図であり、図１（Ｂ）は、クランクシャフトの端部の拡大断面図である。
【図２】図２は、一実施形態に係るクランクシャフトの基準寸法測定方法を適用する基準寸法測定システムの構成を示す概略図である
【図３】図３は、実施形態に係る基準寸法算出手順を示すフローチャートである。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、実施形態に係る基準寸法算出手順について説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、実施形態に係る基準寸法算出手順について説明するための図である。
【図６】図６は、基準寸法の算出について説明するための図である。
【図７】図７は、比較例における基準寸法の算出方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。
【００１２】
（クランクシャフトの基準寸法）
まず、本実施形態に係る基準寸法測定方法の測定対象であるクランクシャフトの基準寸法について説明する。図１（Ａ）は、クランクシャフト５０の概略図であり、図１（Ｂ）は、クランクシャフト５０の端部の拡大断面図である。
【００１３】
クランクシャフト５０の両端５０ａ，５０ｂにはそれぞれ、図１（Ｂ）に示すように、センタ穴５１ａ，５１ｂが形成されている。
【００１４】
両端５０ａ，５０ｂにそれぞれ形成されたセンタ穴５１ａ，５１ｂの中心を結ぶ線が、クランクシャフト５０の基準軸ＡＸｒｅｆである。また、一端５０ａに形成されたセンタ穴５１ａの径が基準径Ｄｒｅｆとなる位置から、他端５０ｂに形成されたセンタ穴５１ｂの径が基準径Ｄｒｅｆとなる位置までの基準軸ＡＸｒｅｆ方向における長さが、基準寸法Ｌｒｅｆである。
【００１５】
（基準寸法測定システム）
図２は、一実施形態に係るクランクシャフトの基準寸法測定方法を適用する基準寸法測定システム１００の構成を示す概略図である。図２に示すように、基準寸法測定システム１００は三次元測定機１０と、基準寸法算出装置２０と、を備える。
【００１６】
三次元測定機１０は、測定対象物を三次元的に計測できる測定機である。三次元測定機１０は、クランクシャフト５０の両端５０ａ，５０ｂに形成されたセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状を測定し、測定結果を基準寸法算出装置２０に出力する。
【００１７】
基準寸法算出装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、Central Processing Unit(ＣＰＵ)、Random Access Memory（ＲＡＭ）、Read Only Memory（ＲＯＭ）、及びHard Disk Drive（ＨＤＤ）等を備える。基準寸法算出装置２０には、三次元測定機１０が測定したセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状を示すデータが取り込まれる。三次元測定機１０で計測したデータの処理が可能な計測ソフトウェア、又は基準寸法算出装置２０で動作する２次元又は３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトウェア上で、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状を示すデータに基づき、クランクシャフト５０の軸方向の基準寸法Ｌｒｅｆが算出される。
【００１８】
（基準寸法算出手順）
次に、基準寸法測定システム１００を用いて実施される基準寸法算出手順について説明する。図３は、本実施形態に係る基準寸法算出手順を示すフローチャートである。
【００１９】
まず、作業者は、センタ穴５１ａ，５１ｂの穴中心を特定する（ステップＳ１１）。
【００２０】
具体的には、図４（Ａ）に示すように、任意の位置において、三次元測定機１０の測定子１１により、センタ穴５１ａ，５１ｂの内面を円周方向に測定し、当該測定結果から穴中心ＨＣ１を特定する。
【００２１】
次に、作業者は、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状を取得する（ステップＳ１３）。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、センタ穴５１ａ，５１ｂの穴中心ＨＣ１を通る平面ＰＬ１とセンタ穴５１ａ，５１ｂの内面とが交差する線上を測定子１１でトレースすることによって、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状を取得する。言い換えると、ステップＳ１１で取得した穴中心ＨＣ１を通る断面上をトレース測定することによって、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状を取得する。なお、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状の取得する場合、測定子１１をセンタ穴５１ａ，５１ｂの下端から上端までトレースさせなくてもよく、測定子１１が基準径Ｄｒｅｆとなる位置をまたいでセンタ穴５１ａ，５１ｂをトレースしていればよい。ただし、三次元測定機１０の性質上、測定範囲が広い方が輪郭形状をより正確に表現できるため、基準寸法の算出精度も高くなるため、より広範囲でセンタ穴５１ａ，５１ｂをトレースすることが好ましい。
【００２２】
次に、三次元測定機１０が計測したセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状のデータを、基準寸法算出装置２０に送信する（ステップＳ１５）。これにより、基準寸法算出装置２０には、例えば、図４（Ｃ）に示すように、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状と、センタ穴５１ａとセンタ穴５１ｂとの位置関係と、を含むデータが取り込まれる。
【００２３】
次に、基準寸法算出装置２０で動作するソフトウェア上で、基準径Ｄｒｅｆとなる位置でセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭に接する円を配置する（ステップＳ１７）。具体的には、まず、センタ穴５１ａ，５１ｂのテーパ角度に基づいて、基準径Ｄｒｅｆとなる位置でセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭に接する円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの直径を決定する。例えば、センタ穴５１ａ，５１ｂのテーパ角度が６０°の場合、図５（Ａ）に示すように、基準径Ｄｒｅｆとなる位置でセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭と接する円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの半径ｒは、ｒ＝（Ｄｒｅｆ／２）／ｃｏｓ３０°である。したがって、円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの直径Ｄは、Ｄ＝基準径Ｄｒｅｆ／ｃｏｓ３０°で求められる。
【００２４】
そして、図５（Ｂ）に示すように、直径Ｄ（＝基準径Ｄｒｅｆ／ｃｏｓ３０°）の円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂを、両端５０ａ，５０ｂのセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭に接するようにそれぞれ配置する。
【００２５】
図３に戻り、作業者は、クランクシャフト５０の基準軸ＡＸｒｅｆを定義する（ステップＳ１９）。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、両端５０ａ，５０ｂのセンタ穴５１ａ，５１ｂに接する円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの中心Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂを結ぶ線を、基準軸ＡＸｒｅｆとして定義する。
【００２６】
図３に戻り、作業者は、クランクシャフト５０の基準寸法を算出する（ステップＳ２１）。具体的には、基準軸ＡＸｒｅｆ方向において円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの中心Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂからクランクシャフト５０の内側へ規定値分オフセットした位置を基準寸法Ｌｒｅｆの端点とし、クランクシャフト５０の基準軸ＡＸｒｅｆ方向の基準寸法Ｌｒｅｆを算出する。ここで、規定値は、円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂに基づき定まる値である。
【００２７】
より詳細に説明する。図６に示すように、例えば、一端５０ａ側において、円Ｃ１ａの中心Ｃ１１ａの座標が（Ｘ０ａ，Ｙ０ａ）であったとする。この場合、端点Ｐａの座標は、（Ｘ０ａ，Ｙ０ａ−ｙ）となる。ここで、ｙは、円Ｃ１ａに基づいて定まる規定値であり、センタ穴５１ａ，５１ｂのテーパ角度が６０°の場合、ｙ＝（基準径Ｄｒｅｆ／２）×ｔａｎ３０°となる。
【００２８】
また、他端５０ｂ側において、円Ｃ１ｂの中心Ｃ１１ｂの座標が（Ｘ０ｂ，Ｙ０ｂ）であったとする。この場合、端点Ｐｂの座標は、（Ｘ０ｂ，Ｙ０ｂ＋ｙ）となる。端点Ｐａ及びＰｂの座標に基づき、基準軸ＡＸｒｅｆ方向における基準寸法Ｌｒｅｆを算出することができる。
【００２９】
（比較例）
冶具を用いて基準寸法を測定する比較例について説明する。比較例では、基準径Ｄｒｅｆとなる位置でセンタ穴５１の内面に接する球状の冶具Ｊ１を準備する。そして、図７に示すように、クランクシャフトの両端に形成されたセンタ穴５１それぞれに冶具Ｊ１を挿入し、２つの冶具Ｊ１の中心間の距離Ｌｍｓｒを三次元測定機により測定する。次に、測定距離Ｌｍｓｒから、冶具Ｊ１の中心と冶具Ｊ１において基準径Ｄｒｅｆを有する位置との距離Ｌｏｆｆ（設計値）を減算し、基準寸法Ｌｒｅｆを得る。
【００３０】
比較例では、冶具Ｊ１を使用するため、冶具Ｊ１を把持する機構等が必要となり、測定設備の構成が複雑化する。また、センタ穴５１のテーパ角度及び基準径に応じて冶具Ｊ１の直径の変更が必要となるため、センタ穴５１のテーパ角度及び基準径の組み合わせ分の数の冶具を用意しなければならない。さらに、基準寸法の測定時には、車種（センタ穴５１の違い）に応じて、冶具Ｊ１を取り換えなければならない。
【００３１】
また、冶具Ｊ１が金属製である場合、熱膨張等が発生する可能性があるため、その分精度が悪化する恐れがある。
【００３２】
一方、本実施形態に係るクランクシャフトの基準寸法測定方法によれば、三次元測定機１０を用いて、クランクシャフト５０の両端５０ａ，５０ｂに形成されたセンタ穴５１ａ，５１ｂの内面を円周方向に測定して、センタ穴５１ａ，５１ｂの穴中心を特定し、センタ穴５１ａ，５１ｂの穴中心を通る平面とセンタ穴５１ａ，５１ｂの内面とが交差する線上をトレースすることにより、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状のデータを取得し、センタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭形状のデータを基準寸法算出装置２０に取り込む。さらに、基準寸法算出装置２０で動作するソフトウェア上で、クランクシャフト５０の各端５０ａ，５０ｂにおいてセンタ穴５１ａ，５１ｂの輪郭に所定の基準径で接触する円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂを配置し、クランクシャフト５０の各端５０ａ，５０ｂに配置した円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの中心Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂを結んだ線をクランクシャフト５０の基準軸ＡＸｒｅｆとして定義し、基準軸ＡＸｒｅｆ方向において円Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの中心Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂからクランクシャフト５０の内側へ、円Ｃ１ａ、Ｃ１ｂに基づき定まる規定値分オフセットした位置を端点Ｐａ，Ｐｂとして、クランクシャフト５０の基準軸ＡＸｒｅｆ方向の基準寸法Ｌｒｅｆを算出する。これにより、比較例のように冶具Ｊ１を使用する必要がないため、測定設備を簡素化できる。よって、簡易な構成によってクランクシャフト５０の基準寸法を測定することができる。また、センタ穴５１ａ，５１ｂのテーパ角度及び基準径の組み合わせが変わった場合でも、ソフトウェア上にて円Ｃ１ａ，Ｃ１ｂの直径を変えればよいため、冶具Ｊ１を用いる場合と比較して容易にクランクシャフト５０の基準軸ＡＸｒｅｆ及び基準寸法Ｌｒｅｆを算出することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、２次元の輪郭形状に基づいて、基準軸ＡＸｒｅｆ及び基準寸法Ｌｒｅｆの算出を行っていたが、三次元の輪郭形状に基づいて、基準軸ＡＸｒｅｆ及び基準寸法Ｌｒｅｆの算出を行ってもよい。三次元の輪郭形状を使用する場合、図３のステップＳ１７において、センタ穴５１ａ，５１ｂに基準径となる位置で接する球を配置すればよい。
【００３４】
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  三次元測定機
２０  基準寸法算出装置
５０  クランクシャフト
５０ａ，５０ｂ  クランクシャフトの端
５１ａ，５１ｂ  センタ穴
ＡＸｒｅｆ  基準軸
Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ  円
Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂ  円の中心
Ｄｒｅｆ  基準径
Ｌｒｅｆ  基準寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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