(57)【要約】  クランクシャフトのセンタ穴の位置を容易かつ適切に決定できる技術を提供する。この装置は、３次元形状データ取得手段と、センタ穴仮決定手段と、形状特定手段と、バランス判定手段と、センタ穴確定手段と、を備えている。３次元形状データ取得手段は素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する。センタ穴仮決定手段は３次元形状データに基づいて素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定する。形状特定手段は、仮定されたセンタ穴位置を基準として素材クランクシャフトに対する加工をシミュレートして、素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する。バランス判定手段は素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。センタ穴確定手段は、回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、仮定されたセンタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定する。
2009016988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材クランクシャフトに形成されるセンタ穴の位置を決定する処理装置であって、
前記素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する３次元形状データ取得手段と、
前記３次元形状データに基づいて前記素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定するセンタ穴仮決定手段と、
前記仮定されたセンタ穴位置を基準として前記素材クランクシャフトに対する所定の加工をシミュレートして、前記素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する形状特定手段と、
前記素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定するバランス判定手段と、
前記回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、前記仮定された前記センタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定するセンタ穴確定手段と、
を有する処理装置。
【請求項２】
前記素材クランクシャフトの一部を測定して得られた測定データと、前記素材クランクシャフトの設計上のデータである３次元形状設計データとに基づいて、前記素材クランクシャフトの前記３次元形状データを生成する３次元形状データ生成手段を更に有し、
前記３次元形状データ取得手段は、前記３次元形状データ生成手段が生成した前記３次元形状データを取得する
請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記形状特定手段により特定された前記加工シミュレート後の形状において、クランクシャフトとして必要な部分が欠損していないか否かを判断する加工状況判断手段を更に有し、
前記センタ穴仮決定手段は、必要な部分が欠損していると判断された場合には新たなセンタ穴の位置を仮定する、
請求項１に記載の処理装置。
【請求項４】
前記センタ穴仮決定手段は、前記回転不釣り合い量が所定の許容範囲にないと判断された場合には新たなセンタ穴の位置を仮定する、
請求項１に記載の処理装置。
【請求項５】
前記バランス判定手段は、前記加工シミュレート後の形状の回転不釣り合い量を計算し、前記回転不釣り合い量が所定値以内である場合に、前記所定の許容範囲内にあると判定する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項６】
素材クランクシャフトに形成されるセンタ穴の位置を決定する処理装置と、
前記素材クランクシャフトの両端面にセンタ穴を実際に加工する加工手段と、
を備え、
前記処理装置は、
前記素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する３次元形状データ取得手段と、
前記３次元形状データに基づいて前記素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定するセンタ穴仮決定手段と、
前記仮定されたセンタ穴位置を基準として前記素材クランクシャフトに対する所定の加工をシミュレートして、前記素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する形状特定手段と、
前記素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定するバランス判定手段と、
前記回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、前記仮定された前記センタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定するセンタ穴確定手段と、
を有し、
前記加工手段は、前記素材クランクシャフトの前記センタ穴確定手段によって決定された位置に前記センタ穴を実加工する、
クランクシャフトのセンタ穴加工システム。
【請求項７】
前記素材クランクシャフトの一部の形状を測定する測定手段を更に備える、請求項６に記載のクランクシャフトのセンタ穴加工システム。
【請求項８】
コンピュータに、素材クランクシャフトに形成されるセンタ穴の位置を決定させるためのセンタ穴位置決定プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する３次元形状データ取得手段と、
前記３次元形状データに基づいて前記素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定するセンタ穴仮決定手段と、
前記仮定されたセンタ穴位置を基準として前記素材クランクシャフトに対する所定の加工をシミュレートして、前記素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する形状特定手段と、
前記素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定するバランス判定手段と、
前記回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、前記仮定された前記センタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定するセンタ穴確定手段と、
して機能させるセンタ穴位置決定プログラム。
【請求項９】
素材クランクシャフトに形成されるセンタ穴の位置を決定するためのセンタ穴位置決定方法であって、
前記素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する３次元形状データ取得ステップと、
前記素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定するセンタ穴仮決定ステップと、
前記仮定されたセンタ穴位置を基準として前記素材クランクシャフトに対する所定の加工をシミュレートして、前記素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する形状特定ステップと、
特定された前記素材クランクシャフトの前記加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定するバランス判定ステップと、
前記不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、前記仮定された前記センタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定するセンタ穴確定ステップと、
を有するセンタ穴位置決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンに用いられるクランクシャフトのセンタ穴を形成する際の、センタ穴の位置を決定する処理装置、センタ穴加工システム、センタ穴位置決定プログラム、及びセンタ穴位置決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトは、エンジンに組み込まれて使用されるために、回転不釣り合い量があると、エンジン回転時に振動が生じる等の問題が発生する。このために、クランクシャフトの回転不釣り合い量（以下、単にアンバランス値と記す）を所定の許容値以内にすることが必要である。このクランクシャフトのアンバランス値を許容値内にするためには、クランクシャフトの加工基準となるセンタ穴の位置が重要となる。【０００３】
そこで、例えば、以下のようにしてセンタ穴が形成される。まず、バランス測定器により素材状態のクランクシャフト（素材クランクシャフト）を実際に回転させて素材のバランス測定を行い、素材クランクシャフトのバランス中心軸を見つけ出す。そして、得られた中心軸上のクランクシャフト両端面にセンタ穴が形成される。また、加工の最終段階で再度バランス測定器により中心軸周りのバランス測定を行い、アンバランスがあった場合には、カウンタウェイトに穴を開けることによりバランス調整が行われる。【０００４】
ここで、素材状態のクランクシャフト（素材クランクシャフト）が設計データ通りの理想的な形状に仕上がっていれば、メインジャーナルの中心にセンタ穴を形成することにより、アンバランス値を容易に許容値内にすることができる。仮に、その後の加工によってバランスがずれたとしても、最終的にカウンタウェイトに穴を開けてバランス調整を容易に行うことができる。【０００５】
しかしながら、実際には、鋳造型、鍛造型の不良や、トリミング・型抜き時の影響等によって、素材クランクシャフトには偏肉が生じていることがある。ここで、素材クランクシャフトのほとんどの加工はメインジャーナル円筒部及びピンジャーナル円筒部に対して行われるので、各円筒部における偏肉は解消されることとなる。しかし、加工がほとんどなされないカウンタウェイトは偏肉が残った状態となっている。したがって、全体としては、依然として質量アンバランスが残っていることになる。【０００６】
加工後に残っている質量アンバランスが大きいと、カウンタウェイトに穴を開けてバランス調整をしても、アンバランス値を許容値内にすることができない場合がある。また、例えば、所定のサイクルタイム以内にバランス調整ができないと、不良品であるとして扱われる様な場合には、バランス調整時に開けることのできる穴の量に限界があって、アンバランス値を許容値内にすることができないことになる。【０００７】
また、クランクシャフトとして必要不可欠な箇所を取り去らない限りバランスを許容値内にすることができない場合も生じうる。【０００８】
このように、クランクシャフトのアンバランス値を最終的に許容値内にすることができない場合には、加工工程の修正が必要になる。具体的には、加工後のクランクシャフトのバランス測定によってセンタ穴加工位置のずれ量を算出して、センタ穴加工工程にそのずれ量をフィードバックし、センタ穴加工工程の処理の修正を行う。この場合には、ずれ量がフィードバックされる前にセンタ穴が加工された素材クランクシャフトは不良品となってしまう。また、素材製作ロットが変ってしまうと、変わるたびにずれ量のフィードバックをする必要があり、多大な工数がかかる問題がある。【０００９】
ここで、クランクシャフトのセンタ穴位置を決定する技術として、特許文献１に示された方法がある。ここでは、まず複数の素材がサンプルとして抽出される。そして、抽出された素材について、センタ穴を加工する際の基準となった軸中心と、加工して得られたセンタ穴位置との差等を求められる。そして、求められた値が仕上げ加工後のアンバランス量に与える影響を統計的に処理することにより、センタ穴位置を決定する際の補正量を得ている。【００１０】
また、特許文献２には、別のセンタ穴位置を決定する技術が示されている。ここでは、素材クランクシャフトの両端面における動バランス点が動バランス試験により求められる。その後に、素材クランクシャフトのジャーナル部等の形状が測定され、その測定結果から加工後に発生するアンバランスが演算的に求められる。そして、動バランス点からアンバランス量だけ移動した補正位置にセンタ穴が形成される。【００１１】
なお、ワークの形状を測定し、ワークの軸心を算出する方法が知られている（特許文献
３参照）。
【特許文献１】特開平９−１７４３８２号公報
【特許文献２】特開昭５１−７６６８２号公報
【特許文献３】特開２００１−９１２４４号公報
【発明の開示】
【００１２】
特許文献１では、予め多くのサンプルに対して加工等を行って統計的なデータを収集しなければならず、手間、時間、コストがかかる問題がある。また、製作ロットが異なる場合には、統計的な傾向が大きく変わってしまうという問題もある。
【００１３】
これに対して、特許文献２によると、サンプルを用いずにセンタ穴を決定することができる。しかしながら、センタ穴を決定するための基準とする位置を検出するために、まず、動バランス試験を行わなければならない。動バランス試験を行うためには、非常に高価なバランス測定器を用意しておかなければならないという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、クランクシャフトのセンタ穴の位置を容易かつ適切に決定することのできる技術を提供することにある。
【００１５】
上記目的達成のため、本発明の第１の観点に係る処理装置は、素材クランクシャフトに形成されるセンタ穴の位置を決定する処理装置であって、３次元形状データ取得手段と、センタ穴仮決定手段と、形状特定手段と、バランス判定手段と、センタ穴確定手段と、を備えている。３次元形状データ取得手段は素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する。センタ穴仮決定手段は３次元形状データに基づいて素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定する。形状特定手段は、仮定されたセンタ穴位置を基準として素材クランクシャフトに対する所定の加工工程をシミュレートして、素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する。バランス判定手段は素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。センタ穴確定手段は、回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、仮定されたセンタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定する。
【００１６】
係る処理装置によると、センタ穴位置を仮決定し、この仮決定したセンタ穴位置に基づいて素材クランクシャフトに対する加工をシミュレートし、加工シミュレート後の回転不釣り合い量が所定の許容範囲内になるように、センタ穴の位置を実際に加工する前に適切に決定することができる。これによって、素材クランクシャフトが不良品となることを効果的に防止できる。また、加工後のクランクシャフトに対する最終のバランス調整の必要性を低減することができる。
【００１７】
また、上記処理装置において、素材クランクシャフトの一部を測定して得られた測定データと、素材クランクシャフトの設計上のデータである３次元形状設計データとに基づいて、素材クランクシャフトの３次元形状データを生成する３次元形状データ生成手段を更に有し、３次元形状データ取得手段は、３次元形状データ生成手段が生成した３次元形状データを取得するようにしてもよい。
【００１８】
係る処理装置によると、素材クランクシャフトの全体の形状を測定しなくとも、素材クランクシャフトの３次元形状データを生成することができる。そのため、素材クランクシャフトの全体形状を測定する構成を必要としない。
【００１９】
また、上記処理装置において、形状特定手段により特定された加工シミュレート後の形状において、クランクシャフトとして必要な部分が欠損していないか否かを判断する加工状況判断手段を更に有し、センタ穴仮決定手段は、必要な部分が欠損していると判断された場合に、新たなセンタ穴の位置を仮定するようにしてもよい。
【００２０】
係る処理装置によると、実際に加工をする前に、必要な部分が欠損しているか否かを判定し、欠損している場合には、新たなセンタ穴の位置を仮定するようにしているので、実際に加工してしまって、素材クランクシャフトが不良品となることを適切に防止できる。
【００２１】
また、上記処理装置において、センタ穴仮決定手段は、回転不釣り合い量が所定の許容範囲にないと判断された場合に、新たなセンタ穴の位置を仮定するようにしてもよい。
【００２２】
係る処理装置によると、実際に加工をする前に、加工後のクランクシャフトの回転不釣り合い量を判断するようにしているので、実際に加工してしまって、素材クランクシャフトが不良品となることを適切に防止できる。
【００２３】
また、上記処理装置において、バランス判定手段は、特定された加工シミュレート後の形状からクランクシャフトの不釣り合いを計算し、不釣合いが所定値以内である場合に、所定の許容範囲内にあると判定するようにしてもよい。
【００２４】
係る処理装置によると、実際に加工する前に、加工後のクランクシャフトの回転不釣り合い量を適切に判断することができる。
【００２５】
また、上記目的達成のため、本発明の第２の観点に係るセンタ穴加工システムは、処理装置と、加工手段と、を備える。処理装置は、３次元形状データ取得手段と、センタ穴仮決定手段と、形状特定手段と、バランス判定手段と、センタ穴確定手段と、を備えている。３次元形状データ取得手段は素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する。センタ穴仮決定手段は３次元形状データに基づいて素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定する。形状特定手段は、仮定されたセンタ穴位置を基準として素材クランクシャフトに対する所定の加工工程をシミュレートして、素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する。バランス判定手段は素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。センタ穴確定手段は、回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、仮定されたセンタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定する。加工手段は、素材クランクシャフトのセンタ穴確定手段によって決定された位置にセンタ穴を実加工する。
【００２６】
係るセンタ穴加工システムによると、素材クランクシャフトに適切にセンタ穴を加工することができる。
【００２７】
また、上記センタ穴加工システムにおいて、素材クランクシャフトの一部の形状を測定する測定手段を更に備えるようにしてもよい。係るセンタ穴加工システムによると、素材クランクシャフトの形状を測定し、センタ穴の位置を決定することができる。
【００２８】
また、上記目的達成のため、本発明の第３の観点に係るセンタ穴位置決定プログラムは、コンピュータに、素材クランクシャフトに形成されるセンタ穴の位置を決定させるためのセンタ穴位置決定プログラムであって、コンピュータを、３次元形状データ取得手段と、センタ穴仮決定手段と、形状特定手段と、バランス判定手段と、センタ穴確定手段と、して機能させる。３次元形状データ取得手段は素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する。センタ穴仮決定手段は３次元形状データに基づいて素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定する。形状特定手段は、仮定されたセンタ穴位置を基準として素材クランクシャフトに対する所定の加工工程をシミュレートして、素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する。バランス判定手段は素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。センタ穴確定手段は、回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、仮定されたセンタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定する。加工手段は、素材クランクシャフトのセンタ穴確定手段によって決定された位置にセンタ穴を実加工する。
【００２９】
係るセンタ穴位置決定プログラムがコンピュータによって実行されると、素材クランクシャフトに対して所定の加工工程を行う前に、加工工程を行った後に回転不釣り合い量が所定の許容範囲内になるように、センタ穴の位置を適切に決定することができる。これによって、素材クランクシャフトが不良品となることを効果的に防止できる。また、加工後のクランクシャフトに対する最終のバランス調整の必要性を低減することができる。
【００３０】
また、上記目的達成のため、本発明の第４の観点に係るセンタ穴位位置決定方法は、素材クランクシャフトに形成されるセンタ穴の位置を決定するためのセンタ穴位置決定方法であって、３次元形状データ取得ステップと、センタ穴仮決定ステップと、形状特定ステップと、バランス判定ステップと、センタ穴確定ステップと、を備えている。３次元形状データ取得ステップは素材クランクシャフトの３次元形状データを取得する。センタ穴仮決定ステップは３次元形状データに基づいて素材クランクシャフトのセンタ穴の位置を仮定する。形状特定ステップは、仮定されたセンタ穴位置を基準として素材クランクシャフトに対する所定の加工工程をシミュレートして、素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状を特定する。バランス判定ステップは素材クランクシャフトの加工シミュレート後の形状における回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。センタ穴確定ステップは、回転不釣り合い量が所定の許容範囲内にある場合に、仮定されたセンタ穴の位置を実加工時のセンタ穴の位置として決定する。
【００３１】
係るセンタ穴位置決定方法によると、素材クランクシャフトに対して所定の加工工程を行う前に、加工工程を行った後に回転不釣り合い量が所定の許容範囲内になるように、センタ穴の位置を適切に決定することができる。これによって、素材クランクシャフトが不良品となることを効果的に防止できる。また、加工後のクランクシャフトに対する最終のバランス調整の必要性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】素材クランクシャフトの一例の外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るクランクシャフト加工システムの構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るクランクシャフト加工処理のフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る素材クランクシャフトの３次元形状の作成を説明する第１の図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る素材クランクシャフトの３次元形状の作成を説明する第２の図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るクランクシャフトの回転不釣り合い量を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るクランクシャフトの不釣合いを説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  素材クランクシャフト
１０  センタ穴加工機
１１  形状測定機
２０  コンピュータ
２１  ＣＰＵ
２２  ＲＯＭ
２３  ＲＡＭ
３０  クランクシャフト加工機
１００  クランクシャフト加工システム
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４  メインジャーナル
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  ピンジャーナル
ＣＷ１、ＣＷ２、ＣＷ３、ＣＷ４、ＣＷ５、ＣＷ６、ＣＷ７、ＣＷ８  カウンタウェイト。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。【００３５】
＜素材クランクシャフト＞
まず、本発明の一実施形態に係る処理装置を含むクランクシャフト加工システムを説明する前に、素材クランクシャフトの一例について説明する。【００３６】
図１は、本発明の一実施形態に係る素材クランクシャフトの外観斜視図である。この素材クランクシャフトは直列４気筒エンジン用である。【００３７】
素材クランクシャフト１は、例えば、上部鋳型（上型）及び下部鋳型（下型）を用いて鍛造される。素材クランクシャフト１は、メインジャーナルＪ（Ｊ１〜Ｊ５）と、ピンジャーナルＰ（Ｐ１〜Ｐ４）と、カウンタウェイトＣＷ（ＣＷ１〜ＣＷ８）とを有する。素材クランクシャフト１においては、Ｚ軸方向に、メインジャーナルＪ１、カウンタウェイトＣＷ１、ピンジャーナルＰ１、カウンタウェイトＣＷ２、メインジャーナルＪ２、カウンタウェイトＣＷ３、ピンジャーナルＰ２、カウンタウェイトＣＷ４、メインジャーナルＪ３、カウンタウェイトＣＷ５、ピンジャーナルＰ３、カウンタウェイトＣＷ６、メインジャーナルＪ４、カウンタウェイトＣＷ７、ピンジャーナルＰ４、カウンタウェイトＣＷ８、メインジャーナルＪ５の順に並んでいる。【００３８】
＜加工システム＞
次に、本発明の一実施形態に係る処理装置を含むクランクシャフト加工システムを説明する。【００３９】
図２は本発明の一実施形態に係るクランクシャフト加工システムの構成図である。図２Ａは本発明の一実施形態に係るクランクシャフト加工システムのハードウエア構成図である。図２Ｂは本発明の一実施形態に係るコンピュータ２０の機能構成図である。【００４０】
クランクシャフト加工システム１００は、加工手段の一例としてのセンタ穴加工機１０と、処理装置の一例としてのコンピュータ２０と、クランクシャフト加工機３０と、を有する。センタ穴加工機１０は素材クランクシャフト１の両端面にセンタ穴を加工する装置である。コンピュータ２０は素材クランクシャフト１の両端面に加工されるセンタ穴の位置を決定する。クランクシャフト加工機３０はセンタ穴が加工された素材クランクシャフトに対して所定の加工を行う装置である。なお、本実施形態においては、センタ穴加工機１０と処理装置としてのコンピュータ２０とによりセンタ穴加工システムが構成されている。【００４１】
センタ穴加工機１０は測定手段の一例としての形状測定機１１を備えており、形状測定機１１は素材クランクシャフトの形状を測定する。【００４２】
形状測定機１１は、例えば、レーザ変位計、赤外線変位計、ＬＥＤ式変位センサ等の非接触変位計、又は、作動トランス等の接触式変位計を有し、変位計からの測定値に基づいて素材クランクシャフト１の形状を測定する。本実施形態では、例えば、素材クランクシャフトのカウンタウェイト１の外形形状のみを測定している。なお、形状測定機１１は、測定対象を複数の異なる位置から測定することにより、素材クランクシャフトの形状全体を３次元形状データとして生成する３次元デジタイザ（イメージスキャナ）であってもよい。【００４３】
コンピュータ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３とを有する。【００４４】
ＲＯＭ２２は、ＣＰＵ２１に実行させる各種プログラムや各種情報を記憶する。本実施形態では、ＲＯＭ２２は、後述する素材クランクシャフト１のセンタ穴の位置を決定する処理のプログラム（センタ穴位置決定プログラム）を記憶する。また、ＲＯＭ２２は、素材クランクシャフト１の設計上の３次元形状データ（以下、３次元形状設計データという）を記憶する。この３次元形状設計データからは、素材クランクシャフト１の各カウンタウェイトの設計上の外形形状データを取得することができる。また、ＲＯＭ２２は、素材クランクシャフト１に対するクランクシャフト加工機３０で実行する加工内容を記憶する。この加工内容は、素材クランクシャフト１における後述する中心線と、後述する位相基準線とを基準とした加工の内容が含まれている。【００４５】
ＲＡＭ２３は、プログラムやデータを記憶する領域として、或いは、ＣＰＵ２１による処理に使用しているデータを格納する作業領域として利用される。【００４６】
ＣＰＵ２１が、ＲＯＭ２２に格納されているプログラムをＲＡＭ２３に読み出して実行することにより、コンピュータ２０は、図２Ｂに示すように、３次元形状データ生成手段２０ａ、３次元形状データ取得手段２０ｂ、センタ穴仮決定手段２０ｃ、形状特定手段２０ｄ、加工状況判断手段２０ｅ、バランス判定手段２０ｆ、及びセンタ穴確定手段２０ｇとしての機能を有する。実行する各処理については後述する。【００４７】
＜加工処理＞
図３は、本発明の一実施形態に係るクランクシャフト加工処理のフローチャートである。本クランクシャフト加工処理は、図示しない自動搬入装置によって、鍛造された素材クランクシャフト１がセンタ穴加工機１０内の図示しない仮受け上に下ろされた後に開始される。【００４８】
<加工処理：位置決め＞
センタ穴加工機１０は、図示しないワーククランパ及び位相決めクランパによって仮受け上の素材クランクシャフト１を保持し、所定の位置に正確に位置決めする。【００４９】
＜加工処理：ワークチャック＞
次いで、センタ穴加工機１０において、素材クランクシャフト１の形状測定を行うために、素材クランクシャフト１を自動求芯チャックに保持させる。具体的には、自動求芯ワークチャック中心が素材クランクシャフト１の中心位置に来るように調整し、それらを素材クランクシャフト１の軸方向外側から素材クランクシャフト１に向けて前進させ、素材クランクシャフト１を把持させる。このとき、素材クランクシャフト１は、自動求芯ワークチャックによって自動的に求芯される。すなわち、素材クランクシャフト１の中心がワークチャックに把持されるようになる。【００５０】
素材クランクシャフト１がワークチャックに把持された後に、センタ穴加工機１０は、素材クランクシャフト１を保持しているワーククランパ及び位相決めクランパをアンクランプさせる。【００５１】
＜加工処理：形状測定及び３次元形状データの再現＞
次いで、回転テーブルによりワークチャックを回転させることによって、素材クランクシャフト１を回転させながら、形状測定機１１が複数の変位計を使用して素材クランクシャフトの複数のカウンタウェイトの全周形状を一度に測定する（ステップＳ１）。測定のための回転は、一回転でよい。この際、形状測定機１１は、変位計の測定値と、回転テーブルに関連して設けられたエンコーダの測定値とを同時に取得することにより、極座標を算出し、これを全周にわたって算出することにより、全周の極座標（形状データ：測定データ）を算出する。この形状データは、形状測定機１１からコンピュータ２０に送信される。なお、各カウンタウェイトの形状の測定は、少なくとも数箇所（例えば、図４に示す（１）〜（６）点）について行われる。なお、メインジャーナルやピンジャーナルの形状を測定するようにしてもよい。また、数箇所に限らず、より多くの箇所で測定するようにしてもよい。また、測定時における素材クランクシャフト１のたわみ量に基づいて形状データを補正するようにしてもよい。【００５２】
本実施形態においては、形状測定機１１において、素材クランクシャフト１を回転させながら素材クランクシャフト１の形状の測定を行なうものとしたが、形状の測定はこれに限られるものではない。例えば、素材クランクシャフト１を固定したままの状態で、２個の変位計を、素材クランクシャフト１を上下から挟んだ状態で移動させ、カウンタウェイトの全周形状を一度に測定するようなものであっても良い。この場合、形状測定機１１は、変位計の測定値と、エンコーダで読み取られる変位計の位置により、形状データ（ＸＹ座標）を算出する。【００５３】
本実施形態では、変位計等は、センタ穴加工機１０の加工を行う空間とシャッタによって隔てることのできる位置に配置されている。そして、測定時にはシャッタが開けられて形状の計測が可能となり、加工時においては、シャッタが閉じられて加工による粉塵等の影響が及ばないようになっている。上記した形状の測定後には、シャッタが閉じられる。【００５４】
ステップＳ１が終了すると、コンピュータ２０のＣＰＵ２１は、形状測定機１１から形状データを受信する。次いで、ＣＰＵ２１は、受信した実際のカウンタウェイトの形状データと、ＲＯＭ２２に格納されたカウンタウェイトの３次元形状設計データから得られる形状データとを比較して、それらの違いを示す数値（例えば、大きさの違い、上下左右方向の変位、角度変位等）を算出する。【００５５】
次いで、ＣＰＵ２１は、算出した数値を使用して、カウンタウェイトの３次元形状設計データを修正する。これによって、実際のカウンタウェイトの形状に対応する３次元形状データを生成することができる。更に、ＣＰＵ２１は、再現された実際のカウンタウェイト同士が滑らかにつながるように、ジャーナルの３次元形状設計形状データについて、カウンタウェイト間のジャーナル（メインジャーナル及びピンジャーナル）の大きさや、上下左右方向の変位、角度変位を修正する（ステップＳ２）。これによって、測定した実際の素材クランクシャフト１に対応する３次元（３Ｄ）形状データが再現される。なお、形状測定機１１が３次元デジタイザである場合には、当然のことながら３次元形状設計データは必要なく、３次元デジタイザから出力される形状データが３次元形状データとなっている。【００５６】
Ａ：Ｌ４クランクシャフトの３次元形状データ再現
ここで、直列４気筒エンジン用のクランクシャフト（Ｌ４クランクシャフト）の３次元形状データを再現する処理例をより詳細に説明する。【００５７】
素材クランクシャフトにアンバランスが生じる理由としては、鋳型に起因する以下の不良が考えられる。すなわち、上型と下型の相互間のズレに起因する不良と、素材を鋳型から抜くときの曲がりに起因する不良と、素材のバリを取るトリミング時の曲がりに起因する不良とが考えられる。【００５８】
上型と下型の相互間のズレに起因する不良とは、素材クランクシャフトが上型と下型の形状どおりに生成されているが、その型同士にズレがある場合であり、具体的には、材料が多すぎて上型と下型が離れてしまって素材全体が太っている場合、上型と下型とがずれてしまって素材にもズレが生じている場合、上型と下型が互いに角度を持っている場合、上記複数の不良が複合されている場合等がある。【００５９】
（ａ）上型と下型の相互間のズレへの対応
まず、素材クランクシャフトにおいて、上型と下型の相互間のズレが生じている場合に対応可能な３次元形状データの再現例について説明する。【００６０】
上型と下型の変位量には、それぞれ６個の自由度がある。つまり、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸（図１参照）のそれぞれに平行な方向の変位と、各軸の回転方向の変位とがある。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に平行な方向の変位量をＸ、Ｙ、Ｚし、それぞれの軸の回転方向の変位量をＡ、Ｂ、Ｃとする。Ｚ軸方向の変位は、クランクシャフトの回転方向のアンバランスにはほとんど影響を及ぼさないので、これらの変位量のうちで、クランクシャフトの回転方向のアンバランスに影響を及ぼすのは、変位量Ｘ、Ｙ、Ａ、Ｂ、Ｃである。そこで、本実施形態では、これら５つの変位量を算出するためにカウンタウェイトの形状を測定している。これら、５つの変位量を全てのカウンタウェイトについて測定すると、素材の曲がりを算出することができる。【００６１】
コンピュータ２０のＣＰＵ２１は、形状測定機１１から受信した各カウンタウェイトの外周部の形状データ（測定形状データ）と、設計上のカウンタウェイトの外周の形状データ（設計形状データ）とを用いて、実際の素材カウンタウェイトと設計上のカウンタウェイトとがベストフィットする位置を検出する。例えば、ＣＰＵ２１は、測定形状データが示す形状を上下左右方向に動かして、移動した際の形状に対応する各座標と、その座標に対応する設計上の形状の各座標との座標値の２乗誤差の和が最小になる位置を検出する。【００６２】
ベストフィットする位置を検出した後に、ＣＰＵ２１は、カウンタウェイトの全周に亘って実際の測定した形状と設計上の形状との誤差（プロフィール誤差）を算出し、これら誤差から上型、下型の軸方向の平行ずれや、その軸の回転方向のずれに起因する各カウンタウェイトの変形を計算し、その変形を３次元形状設計データに反映させて、実際のカウンタウェイトの形状及び位置を示す３次元形状データを作成する。【００６３】
図４は、本発明の一実施形態に係る素材クランクシャフトの３Ｄ形状の作成を説明する第１の図である。【００６４】
本実施形態では、例えば、図４に示すように、両端のカウンタウェイトＣＷ１と、カウンタウェイトＣＷ８との（１）〜（１２）の箇所における実際の形状ＲＣＷ１、ＲＣＷ８と、設計上の形状ＩＣＷ１、ＩＣＷ８との誤差を取得し、これら１２箇所における誤差から、変位量Ｘ、Ｙ、Ａ、Ｂ、Ｃを算出し、当該変位量に基づいてＲＯＭ２２に格納された３次元形状設計データを修正して、実際のカウンタウェイトを示す３次元形状データを作成する。なお、上型と下型との相互間のズレが生じている場合においては、カウンタウェイトＣＷ１及びＣＷ８の間のカウンタウェイト（ＣＷ２〜ＣＷ７）の形状は、カウンタウェイトＣＷ１及びカウンタウェイトＣＷ８との間で線形的な関係があるので、これらカウンタウェイトＣＷ１及びＣＷ８の変位量から、当該カウンタウェイトの変位量を算出することができる。これによって、これらカウンタウェイトを含む３次元形状データを作成することができる。【００６５】
次に、ＣＰＵ２１は、カウンタウェイト間のメインジャーナル、ピンジャーナルについて、それぞれのジャーナルの両側のカウンタウェイトから各ジャーナルの中心部が滑らかにつながるように３次元形状設計データの対応部分をストレッチ（伸縮）等して修正する。以上の処理によって、素材クランクシャフト１の実際の形状を適切に示す３次元形状データを作成することができる。【００６６】
（ｂ）素材の曲がりへの対応
次に、素材クランクシャフトにおいて、素材を鋳型から抜くときの曲がりに起因する不良や、素材のバリを取るトリミング時の曲がりに起因する不良が発生した場合、すなわち、素材が上型と下型の形状通りに形成されていない場合にも対応することのできる３次元形状データの再現例について説明する。【００６７】
素材が上型と下型の形状通りに形成されていない場合とは、具体的には、素材を鋳型から抜くとき、あるいはトリミングするときに各ジャーナル、カウンタウェイトがそれぞれ独立して変形してしまっている場合である。なお、経験的に、このような曲がりに起因する素材の不良が多い。【００６８】
これに対応するために、設計上の３次元形状データをより多くの部分毎に分けたものを用意し、それぞれの部分について伸縮、移動、回転等を行い、実際の素材クランクシャフトの３次元形状データを生成する必要がある。【００６９】
そこで、３次元形状設計データとして、各カウンタウェイトを個別の部分として取扱うことができるようにしている。なお、この場合には、形状測定機１１においては、全てのカウンタウェイトの形状を測定しておく必要がある。【００７０】
本例では、ＣＰＵ２１は、各カウンタウェイトの外周部の形状データ（測定形状データ）と、設計上のカウンタウェイトの形状データ（３次元形状設計データ）とを用いて、実際の素材カウンタウェイトと設計上のカウンタウェイトとがベストフィットする位置を検出する。本例においては、ＣＰＵ２１は、測定形状データが示す形状を、上下左右方向移動に加えて、回転移動も行ってベストフィットする位置を検出する。【００７１】
そして、ベストフィットした後に、ＣＰＵ２１は、各カウンタウェイトのプロフィール誤差を算出し、各カウンタウェイトについて、図４に示す（１）〜（６）に対応する箇所の誤差を取得する。次いで、これら誤差から上型、下型の軸方向の平行ずれや、その軸の回転方向のずれに起因する各カウンタウェイトの変形を計算し、その変形を各カウンタウェイトの３次元形状設計データに反映させる。次いで、ＣＰＵ２１は、各カウンタウェイトの３次元モデルが滑らかに接続するように変形を行って素材クランクシャフトの３次元形状データを生成する。ここで、各カウンタウェイトを接続する際には、各カウンタウェイトに挟まれている各ジャーナルを変形させる修正を行うことによって３次元形状データを生成する。以上の処理によって、素材クランクシャフトの形状を適切に表す３次元形状データを作成することができる。【００７２】
Ｂ：Ｖ６クランクシャフトの３次元形状データ再現
次に、Ｖ型６気筒エンジン用のクランクシャフト（Ｖ６クランクシャフト）の３次元形状データを再現する処理例をより詳細に説明する。【００７３】
Ｖ６クランクシャフトは、通常、鍛造された素材クランクシャフトに対してツイスト（ねじり）加工が行われる。そのため、ツイスト加工を行うツイスト機に起因する、ツイスト角度が大きすぎたり、小さすぎたりするという不良を考慮する必要がある。ここで、実際のツイスト角度と、設計上のツイスト角度との回転方向の変位量（誤差）Ｄは、上型と下型により形成されるカウンタウェイト全体の角度変位に相当する。【００７４】
（ａ）上型と下型の相互間のズレへの対応
まず、素材クランクシャフトにおいて、上型と下型の相互間のズレが生じている場合に対応可能な３次元形状データの再現例について説明する。【００７５】
本例では、ＣＰＵ２１は、各カウンタウェイトの外周部の形状データ（測定形状データ）と、設計上のカウンタウェイトの形状データ（３次元形状設計データ）とを用いて、実際の素材カウンタウェイトと設計上のカウンタウェイトとがベストフィットする位置を検出する。本例においては、ＣＰＵ２１は、形状データが示す形状を、上下左右方向移動に加えて、回転移動も行ってベストフィットする位置を検出する。このベストフィットする位置を検出した際における実際のカウンタウェイトの形状の回転量は、設計上のカウンタウェイトと、実際のカウンタウェイトとの角度誤差である変位量Ｄに相当する。【００７６】
図５は、本発明の一実施形態に係る素材クランクシャフトの３次元形状データの作成を説明する第２の図である。【００７７】
Ｖ６クランクシャフトは、図５（ｃ）に示すように、９個のカウンタウェイトＣＷ１〜ＣＷ９を有している。Ｖ６クランクシャフトの鍛造後においては、図５（ｃ）を左側（フロント側）から見ると、ピンジャーナルＰ１〜Ｐ６は、図５（ａ）に示すように、４箇所のいずれかに配置されている。【００７８】
この鍛造後の素材クランクシャフトは、図５（ｂ）に示すように、ツイスト機により、カウンタウェイトＣＷ１〜ＣＷ３を含む部位がメインジャーナルＪ２において時計方向に６０度ツイストされ、カウンタウェイトＣＷ７〜ＣＷ９を含む部位がメインジャーナルＪ３において反時計方向に６０度ツイストされて、Ｖ６エンジン用のピンジャーナル配置にされる。なお、カウンタウェイトＣＷ４〜ＣＷ６は、ツイスト基準となるため回転されない。【００７９】
このように、Ｖ６クランクシャフトにおいてツイストされる箇所は、メインジャーナルＪ２及びＪ３の２箇所であるので、カウンタウェイトのベストフィットを行うことによって、これら２箇所での変位量Ｄが得られる。【００８０】
そこで、ＣＰＵ２１は、測定されたカウンタウェイトの形状を所定のツイスト量（例えば６０度）に対してツイスト誤差を考慮した分だけ、ツイストと逆方向に回転させることにより、ツイスト加工が行われる前のカウンタウェイトの形状、すなわち、鍛造直後の素材カウンタウェイトの形状を再現する。これによって、Ｖ６クランクシャフトの鍛造時の設計上の形状との比較をすることが可能になる。【００８１】
そこで、ＣＰＵ２１は、鍛造直後の素材カウンタウェイトに対応する測定値に基づいて、上記したＬ４クランクシャフトの処理と同様に、上型、下型の軸方向の平行ずれや、その軸の回転方向のずれに起因する各カウンタウェイトの変形を計算し、その変形を鍛造時点のＶ６クランクシャフトの３次元形状設計データに反映させて、鍛造時（ツイスト前）の実際のクランクシャフトを示す３次元形状データを作成する。次いで、ＣＰＵ２１は、この３次元形状データのツイスト対象の部分について、ツイスト量にツイスト誤差（変位量Ｄ）を考慮したツイスト加工に対応する変形を行うことによって、ツイスト後の素材クランクシャフトの３次元形状データを作成する。以上の処理によって、実際の素材クランクシャフトを適切に表す３次元形状データを作成することができる。【００８２】
（ｂ）素材の曲がりへの対応
素材のバリを取るトリミング時の曲がりに起因する不良が発生した場合、すなわち、素材が上型と下型の形状通りに形成されていない場合におけるＶ６クランクシャフトの３次元形状データの再現については、上記したＬ４クランクシャフトにおける素材曲がりへの対応と同様な処理により実現できる。【００８３】
具体的には、Ｖ６クランクシャフトの場合には、カウンタウェイトをベストフィットした後に、ＣＰＵ２１は、各カウンタウェイトのプロフィール誤差を算出し、各カウンタウェイトについて、図４に示す（１）〜（６）に対応する箇所の誤差と、ベストフィットした際に回転させた角度（誤差を含むツイスト角度に相当）とを含むカウンタウェイトの形状情報を取得する。【００８４】
そして、ＣＰＵ２１が、これら形状情報に基づいて、素材クランクシャフトの３次元形状設計データを修正する。以上の処理によって、実際の素材クランクシャフトの形状を適切に表す３次元形状データを作成することができる。【００８５】
Ｃ：Ｖ８クランクシャフトの３次元形状モデル再現
次に、Ｖ型８気筒エンジン用のクランクシャフト（Ｖ８クランクシャフト）の３次元形状データを再現する処理例をより詳細に説明する。【００８６】
Ｖ８クランクシャフトは、Ｖ６クランクシャフトと同様に、通常鍛造された素材クランクシャフトに対してツイスト（ねじる）加工が行われる。そのため、ツイスト加工を行うツイスト機に起因する、ツイスト角度が大きすぎたり、小さすぎたりする場合の不良を考慮する必要がある。【００８７】
（ａ）上型と下型の相互間のズレへの対応
Ｖ８クランクシャフトは、図５（ｆ）に示すように、８個のカウンタウェイトＣＷ１〜ＣＷ８を有している。Ｖ８クランクシャフトの鍛造後においては、図５（ｆ）を左側（フロント側）から見ると、各ピンジャーナルＰ１〜Ｐ４は、図５（ｄ）に示すように、２箇所に配置されている。【００８８】
この鍛造後の素材クランクシャフトは、ツイスト機により、カウンタウェイトＣＷ１、ＣＷ２を含む部位がメインジャーナルＪ２においてフロント側から見て時計方向に４５度ツイストされ、カウンタウェイトＣＷ７、ＣＷ８を含む部位をメインジャーナルＪ４において時計方向に４５度ツイストされ、更に、カウンタウェイトＣＷ３、ＣＷ４、ＣＷ５、ＣＷ６を含む部位がメインジャーナルＪ２及びＪ４において反時計方向に４５度ツイストされて、図５（ｅ）に示すようなＶ８エンジン用のピンジャーナル配置にされる。【００８９】
このように、Ｖ８クランクシャフトのツイストされる箇所は、メインジャーナルＪ２、Ｊ４の２箇所であるので、ベストフィットを行うことによって、２箇所での変位量Ｄが得られる。【００９０】
そこで、ＣＰＵ２１は、測定されたカウンタウェイトの形状を所定のツイスト量（例えば４５度）に対してツイスト誤差を考慮した分だけ、ツイストと逆方向に回転させることにより、ツイスト加工が行われる前のカウンタウェイトの形状、すなわち、鍛造直後の素材カウンタウェイトの形状を再現する。これによって、Ｖ８クランクシャフトの鍛造時の設計上の形状との比較をすることが可能になる。【００９１】
そこで、ＣＰＵ２１は、鍛造直後の素材カウンタウェイトに対応する測定値に基づいて、上記したＬ４クランクシャフトの処理と同様に、上型、下型の軸方向の平行ずれや、その軸の回転方向のずれに起因する各カウンタウェイトの変形を計算し、その変形を鍛造時点のＶ８クランクシャフトの３次元形状設計データに反映させて、鍛造時（ツイスト前）の実際のクランクシャフトを示す３次元形状データを作成する。次いで、ＣＰＵ２１は、この３次元形状データのツイスト対象の部分について、ツイスト量にツイスト誤差を考慮したツイスト加工に対応する変形を行うことによって、ツイスト後の素材クランクシャフトの３次元形状データを作成する。以上の処理によって、実際の素材クランクシャフトの形状を適切に表す３次元形状データを作成することができる。【００９２】
（ｂ）素材の曲がりへの対応
素材のバリを取るトリミング時の曲がりに起因する不良が発生した場合、すなわち、素材が上型と下型の形状通りに形成されていない場合におけるＶ８クランクシャフトの３次元形状データの再現については、上記したＬ４クランクシャフトにおける素材曲がりへの対応と同様な処理により実現できる。【００９３】
具体的には、Ｖ８クランクシャフトの場合には、ベストフィットした後に、ＣＰＵ２１は、各カウンタウェイトのプロフィール誤差を算出し、各カウンタウェイトについて、図４に示す（１）〜（６）に対応する箇所の誤差と、ベストフィットした際に回転させた角度（誤差を含むツイスト角度に相当）とを含むカウンタウェイトの形状情報を取得する。そして、ＣＰＵ２１が、これら形状情報に基づいて、素材クランクシャフトの３次元形状設計データを修正する。以上の処理によって、素材クランクシャフトの形状を適切に表す３次元形状データを作成することができる。【００９４】
＜加工処理：センタ穴の仮定＞
図３に戻り、素材クランクシャフト１の３次元形状データを作成した後には、ＣＰＵ２１は、３次元形状データが示す３次元モデルにおける素材クランクシャフトの両端のメインジャーナルの中心を通る線をセンタ穴の位置を示す中心線として仮定するとともに、基準となる所定のピンジャーナル（例えば、ピンジャーナルＰ１）の中心から中心線に下ろした垂線を加工時の位相の基準となる位相基準線として仮定する（ステップＳ３）。【００９５】
＜加工処理：加工シミュレート＞
次いで、ＣＰＵ２１は、作成した実際の素材クランクシャフト１の３次元形状データを用いて、仮定した中心線及び位相基準線を基準として、ＲＯＭ２２に記憶された所定の加工工程（例えば、各ジャーナルに対する加工の最終工程）が終了するまでの加工をシミュレートする（ステップＳ４）。【００９６】
＜加工処理：加工不良の判定＞
次いで、ＣＰＵ２１は、所定の加工工程のシミュレーションを終了した時点で、クランクシャフトとして必要な肉が不足していないか否かを判定する（ステップＳ５）。必要な肉が不足している状態としては、加工した際に、最終的に外形となる部分よりも内側にへこみ部分が残っている状態である。【００９７】
この判定の結果、必要な肉が不足している場合（ステップＳ５のＮＯ）には、クランクシャフトとして必要な剛性等を備えておらず、現在の仮定した中心線及び位相基準線では適切なクランクシャフトが得られないことを意味しているので、ＣＰＵ２１は、ステップＳ３に戻って、中心線又は位相基準線の少なくとも一方を、必要な肉が不足しない位置に仮定しなおす。【００９８】
＜加工処理：バランスの判定＞
一方、必要な肉が不足していない場合（ステップＳ５のＹＥＳ）には、加工後のクランクシャフトのバランス計算を行う（ステップＳ６）。【００９９】
ここで、クランクシャフトのバランス計算について詳細に説明する。【０１００】
図６は、本発明の一実施形態に係るクランクシャフトの回転不釣り合い量を説明する図である。【０１０１】
一般的に、回転する物体のバランスを考える場合には、静バランスと動バランスとの両方を考慮する必要がある。静バランスとは、回転軸に対する対称性のことである。静バランスが取れているとは、回転軸が水平な状態で物体を３６０度任意の位置に向けてもその位置で静止していることを意味している。静バランスが取れている場合には、回転軸は、物体の重心を通っている。一方、動バランスが取れているとは、軸方向についても静バランスがよいことを意味している。【０１０２】
例えば、図６（ａ）は、静バランス及び動バランスが取れている物体を示している。一方、図６（ｂ）は、静バランスは取れているが、動バランスが取れていない物体を示している。図６（ｂ）に示す動バランスが取れていない物体を回転軸の周りに回転させた場合には、軸の位置に応じて遠心力が異なり、全体として振動が発生する。これは図６（ａ）においては回転軸と慣性主軸が一致しているが、図６（ｂ）においては回転軸と慣性主軸が一致していないためである。【０１０３】
前述したとおり、動バランスが取れているとは、回転軸と慣性主軸が一致していることである。【０１０４】
そこで、本実施形態では、クランクシャフトの回転不釣り合い量を判定する際に、最初に仮定した中心線と慣性主軸の距離を算出し、その差が所定値内であればクランクシャフト全体の動バランスが取れていると考える。【０１０５】
次に、より具体的に、クランクシャフトの回転不釣り合い量を判定する処理を説明する。【０１０６】
図７は、本発明の一実施形態に係るクランクシャフトの不釣合いの算出を説明する図である。【０１０７】
まず、ＣＰＵ２１は、３次元形状データに基づいて、所定の工程まで加工シミュレートを実行したクランクシャフトの形状を把握し、当該クランクシャフトの慣性主軸を算出する。【０１０８】
クランクシャフトの慣性主軸算出を終了した後には、ＣＰＵ２１は、クランクシャフトの軸方向のある特定の２位置の、中心線に垂直な断面において、中心線と慣性主軸の距離を算出し、双方が規定内か否か、換言すると不釣り合いが所定の許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ７）。本実施形態では、ＣＰＵ２１は、クランクシャフトの２位置での不釣合いがそれぞれ所定の値以内か否かを判定し、双方がともに所定値以内である場合には、アンバランスが規定内であって回転不釣り合い量が許容範囲内であると判定する一方、少なくともいずれか一方でも所定値を超えた場合には、アンバランスが規定外であって回転不釣り合い量が許容範囲外であると判定している。【０１０９】
この結果、アンバランスが規定外である場合（ステップＳ７のＮＯ）には、加工後のクランクシャフトの振動が大きく、この加工では品質のよいクランクシャフトを得られないことを意味している。したがってこの場合は、ステップＳ３に戻って、ＣＰＵ２１は、中心線又は位相基準線の少なくとも一方を、アンバランスを減少させる位置に仮定しなおす。【０１１０】
なお、Ｖ６、Ｖ８クランクシャフトにおいては、原理的にクランクシャフト単体では動バランスが取れない。そこで上記慣性主軸を算出する際に、計算上のカウンタウェイトを付加することにより、Ｌ４クランクシャフトと同等の結果を得ることができる。【０１１１】
一方、アンバランスが規定以内である場合（ステップＳ７のＹＥＳ）には、仮定している中心線及び位相基準線を基準に以降の加工を行うことにより、回転時に振動の少ないクランクシャフトを得ることができることを意味している。したがって、この場合は、ＣＰＵ２１は、当該仮定している中心線及び位相基準線を加工時の基準として確定し、当該中心線及び位相基準線を示す情報をセンタ穴加工機１０に通知する。【０１１２】
なお、バランスの判定においては、上記の例に限らず、カウンタウェイト部だけを抽出し、これらカウンタウェイト部だけの動バランスが取れる中心軸を求めても良い。これは、加工によって生成されるメインジャーナル部分とピンジャーナル部分とは、理論上バランスがとれており、バランス計算上は無視しても差し支えないためである。【０１１３】
＜加工処理：センタ穴の実加工＞
通知を受けたセンタ穴加工機１０は、ワーククランパで素材クランクシャフト１をクランプし、ワークチャックをアンチャックして退避させる。次いで、センタ穴加工機１０は、通知された中心線及び位相基準線となるように、素材クランクシャフト１の両端面に、フライスカッタによりフライス加工を実行する（ステップＳ８）。【０１１４】
次いで、センタ穴加工機１０は、両側に設けられたセンタドリルを、通知された素材クランクシャフト１の中心線に沿った位置に来るように調整し、素材クランクシャフト１の両端面に中心線に沿った穴、すなわちセンタ穴を加工する（ステップＳ９）。このようにして、加工後において適切なクランクシャフトを得ることができるセンタ穴を加工することができる。また、本実施形態では、形状測定機１１によって測定した素材クランクシャフト１を、外部に搬送せずにその場所で同一のワーククランパで保持して、センタ穴加工機１０によってセンタ穴加工できるようにしているので、素材クランクシャフト１の各部の座標が測定時とずれてしまうことを適切に防止できる。したがって、センタ穴を適切な位置に高精度に形成することができる。【０１１５】
＜加工処理：クランクシャフトの実加工＞
次いで、図示しない自動搬送機が、センタ穴が形成された素材クランクシャフト１をクランクシャフト加工機３０に搬送する。クランクシャフト加工機３０は、形成されたセンタ穴を基準として素材クランクシャフト１を装着して、所定の加工を行う（ステップＳ１０）。これによって、バランスの取れた適切なクランクシャフトを得ることができる。【０１１６】
［他の実施形態］
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限られず、他の様々な態様に適用可能である。【０１１７】
例えば、形状測定機１１とコンピュータ２０とを一体の装置としてもよく、また、センタ穴加工機１０及びコンピュータ２０とを一体の装置としてもよい。【０１１８】
また、上記実施形態において、クランクシャフト加工機３０によって加工した後に、クランクシャフトに対してバランス調整を行うようにしてもよい。この場合にあっては、バランス調整に係る時間を短縮することができる。また、不良品となるクランクシャフトの数を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のような処理装置によれば、素材クランクシャフトの全体の形状を測定しなくとも、素材クランクシャフトの３次元形状データを生成することができる。そのため、素材クランクシャフトの全体形状を測定する構成を必要としない。
【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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【国際調査報告】
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2009016988.tif 000011
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