(57)【要約】【課題】検知可能な被試験体の大きさが広範囲であって、且つ、小型の釣合い試験機を提供する。【解決手段】クランクシャフトＫを支持する支持架台３と、クランクシャフトＫを回転させる駆動部５と、クランクシャフトＫを検知するセンサ７１とを備える釣合い試験機１において、センサ７１を、クランクシャフトＫに対して接近する方向と離間する方向とに移動させる移動手段（ＣＰＵ６１、シリンダ装置７２）を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体を支持する支持部と、
前記被試験体を回転させる駆動手段と、
前記被試験体を検知する検知部とを備える釣合い試験機において、
前記検知部を、前記被試験体に対して接近する方向と離間する方向とに移動させる移動手段を備えることを特徴とする釣合い試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の釣合い試験機において、
前記検知部の位置を検出する位置検出手段を備え、
前記移動手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記検知部を移動あるいは停止させることを特徴とする釣合い試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の釣合い試験機において、
前記位置検出手段は、
前記検知部の移動に連動して移動する可動部材と、
前記可動部材の位置を検出する位置センサと、
を備えることを特徴とする釣合い試験機。
【請求項４】
請求項３に記載の釣合い試験機において、
前記位置センサが、複数の被試験体における各々の前記検知部の検知位置に対応して複数設けられ、
前記移動手段は、各位置センサによる前記可動部材の検出結果に基づいて、前記検知部を、当該位置センサに対応する被試験体における検知位置に移動させることを特徴とする釣合い試験機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の釣合い試験機において、
前記検知部は、近接センサを備えることを特徴とする釣合い試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、釣合い試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転する部品（以下、「回転体」という。）の釣合い状態（即ち、不釣合い量）を測定する方法として、釣合い試験機が知られている。
釣合い試験機としては、具体的には、例えば、回転体である被試験体を支持し、駆動部からの駆動力をベルトなどで被試験体に伝達して回転させ、回転時の釣合い状態をセンサで検知して、不釣合い量を算出するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このような釣合い試験機においては、被試験体の近傍に取り付けられた近接センサにより、例えば、被試験体の回転数を検知することなどによって不釣合い量の算出を行う。
近接センサは、センサヘッドより発生した高周波磁界に被試験体（金属）が近づくことにより発生した誘導電流（渦電流）によってセンサヘッドの発振状態が変化し、これを測定することによって距離を測定するものであるため、近接センサにより検知可能な範囲は、センサヘッドが発生する高周波磁界の大きさ、即ち、近接センサの大きさに依存する。従って、釣合い試験機の小型化に伴う近接センサの小型化によって、検知可能な範囲（距離）が狭まり、センサと被試験体との距離をより短くする必要が生じた。
【特許文献１】特開２００４−１３２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に挙げた釣合い試験機に取り付けられた近接センサは、釣合い試験機本体に固定されているため、被試験体によってはサイズが小さいために、センサヘッドおよび被試験体間の距離が大きく検知できなかったり、逆にサイズが大きいために被試験体をセットする際にセンサに接触してしまったりする、という問題が生じた。
【０００４】
本発明の課題は、検知可能な被試験体の大きさが広範囲であって、且つ、小型の釣合い試験機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、被試験体を支持する支持部と、前記被試験体を回転させる駆動手段と、前記被試験体を検知する検知部とを備える釣合い試験機において、前記検知部を、前記被試験体に対して接近する方向と離間する方向とに移動させる移動手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の釣合い試験機において、前記検知部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記移動手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記検知部を移動あるいは停止させることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の釣合い試験機において、前記位置検出手段は、前記検知部の移動に連動して移動する可動部材と、前記可動部材の位置を検出する位置センサと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の釣合い試験機において、前記位置センサが、複数の被試験体における各々の前記検知部の検知位置に対応して複数設けられ、前記移動手段は、各位置センサによる前記可動部材の検出結果に基づいて、前記検知部を、当該位置センサに対応する被試験体における検知位置に移動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の釣合い試験機において、前記検知部は、近接センサを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、検知部を被試験体に対して接近する方向に移動させることによって、被試験体を検知可能な距離まで近付けることができる。また、被試験体から離間する方向に移動させることによって、より大きな被試験体を検知することもできる。これにより、検知可能な被試験体の大きさが広範囲であって、且つ、小型の検知部を備える小型の釣合い試験機を実現することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、位置検出手段によって検出された検知部の位置に応じて検知部の移動もしくは停止が行われることとなる。従って、検知部を適切な位置まで移動させることができ、また、適切な位置で停止させることができるため、被試験体を正確に検知することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、位置検出手段が、可動部材と位置センサとを備えることとなるため、簡単な構成で確実に検知部の位置を検出することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、位置センサが、検知部が被試験体の検知を行う検知位置に対応した位置に設けられていることによって、位置センサによって検出される検知部の位置と、実際の検知部の位置とのズレが小さくなり、より正確に検知部の位置を検出することができる。
また、位置センサによる検出結果に基づいて検知部が検知位置に移動されることによって、検知部を適切な位置まで移動させ、停止させることをより確実に行うことができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、検知部として、被試験体との距離に依存する近接センサを用いることによって、本発明の効果をより顕著なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
図１は、本発明を適用した釣合い試験機１の概略構成図である。図１に示すように、釣合い試験機１は、回転体である被試験体（たとえば、クランクシャフト）Ｋの高速回転時の釣合いの状態（以下、「不釣合い量」という。）を測定するための試験機であって、基台２と、該基台２上を個別に左右に移動可能な左右の支持架台３、３と、支持架台３、３に上下動可能に設けられ、クランクシャフトＫを支持する支持部としての軸受部４、４と、軸受部４に支持されたクランクシャフトＫの一端と接続して、クランクシャフトＫを回転させる駆動手段としての駆動部５と、駆動部５を制御する制御部６と、クランクシャフトＫを検知する検知センサ部７などにより概略構成されている。
【００１６】
図２に釣合い試験機１の、基台２、支持架台３および軸受部４の概略正面図を示す。
基台２は、その上面部２ａに、長手方向に沿って左右一対のガイド溝２１、２１を備えている。
支持架台３、３は、基台２に取り付けられるベース部３１と、軸受部４を支持する支持部３２と、ベース部３１と支持部３２の間に設けられた板バネ部３３により概略構成されている。
ベース部３１の下端部３１ａには、基台２のガイド溝２１と摺動可能に係合する係合部３１１が設けられ、係合部３１１がガイド溝２１を摺動することにより支持架台３、３が基台２の長手方向に移動可能となっている。
支持部３２は、上方に開口する凹部３２ａを備え、凹部３２ａ内に軸受部４が収納されるようになっている。凹部３２ａを形成する側面部３２１の内面には、軸受部４の側端部４１ａと係合するガイドレール３２２が設けられている。また、凹部３２ａを形成する底面部３２３の略中央部には、ねじ軸８を貫通させる軸穴３２ｂが形成されている。
板バネ部３３は、クランクシャフトＫの回転時の不釣り合いに起因するモーメントにより撓み、これにより支持部３２が振動するようになっている。
【００１７】
軸受部４は、本体部４１と、この本体部４１に左右一対で取り付けられ、クランクシャフトＫを挟持するロータ４２、４２とを備え、本体部４１の両側端部４１ａ、４１ａには、ガイドレール３２２に摺動可能に係合する溝部（図示省略）が設けられている。また、本体部４１の下面部４１ｂには、軸穴３２ｂに貫通されたねじ軸８の一端が回転可能に固定されている。
【００１８】
ねじ軸８の他端には、該ねじ軸８を回すためのハンドル９が取り付けられており、このハンドル９を左右に回すと、ねじ軸８に固定された軸受部４はガイドレール３２２に沿って上下に移動するようになっている。
【００１９】
駆動部５は、クランクシャフトＫと接続される継手部５１やモータ（図示省略）などを備え、モータ（図示省略）による回転駆動力を、継手部５１を介してクランクシャフトＫに伝達する。また、駆動部５は、制御部６からの指示に従って、検知センサ部７のシリンダ装置７２（詳細後述）を駆動する。
【００２０】
制御部６は、内部に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２、ＲＯＭ（Read Only Memory）６３などを備え、駆動部５の制御を行う。
ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３内に格納された各種プログラムに基づいて各種の演算や各機能部への指示やデータの転送などを行う。
ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１の制御の下、ＣＰＵ６１で処理されたデータを記憶するとともに、記憶しているデータをＣＰＵ６１に出力するために用いられる。
ＲＯＭ６３は、主に、駆動部５および検知センサ部７において実行される各種動作を行うためのプログラムやデータなどを格納しており、具体的には、たとえば、図１に示すように、移動プログラム６３１などを格納する。
移動プログラム６３１は、検知センサ部７のセンサ７１をクランクシャフトKに対して接近する方向と離間する方向とに移動させるためのプログラムであって、ＣＰＵ６１は、該移動プログラム６３１を実行することによって、駆動部５を駆動制御し、移動手段の一部として機能する。
また、制御部６は、いずれも図示しない入力部や表示部を備え、外部から入力された指示によっても制御を実行する。
【００２１】
検知センサ部７は、基台２に固定され、クランクシャフトＫの回転に伴い発生する渦電流を検知する。図３に、検知センサ部７の概略構成図を示した。
検知センサ部７は、クランクシャフトＫの不釣合い量の測定を行う、検知部としてのセンサ７１と、センサ７１をクランクシャフトＫに対して接近および離間するように移動させる移動手段としてのシリンダ装置７２と、シリンダ装置７２のピストンロッド７２１ａの先端とセンサ７１とを連結する連結部７３と、シリンダ装置７２のピストンロッド７２１ｂの先端に連結されてなる可動部材７４と、可動部材７４の下方に設けられた位置センサ７５と、センサ７１の移動時にガイドとして機能するガイド部７６と、検知センサ部７を基台２に固定する固定部７７と、などを備えて構成される。
【００２２】
センサ７１は、例えば、回転するクランクシャフトＫによって生じる渦電流を検知することによってクランクシャフトＫの不釣合い量を測定する近接センサである。具体的には、センサ７１のセンサヘッド７１１内部のコイルに高周波電流を流すことにより高周波磁界を発生させ、この磁界内に金属が入ってくることによって発生する渦電流を検知し、該渦電流によって変化する発振状態から距離を測定するものである。渦電流の強さは、クランクシャフトＫとセンサヘッド７１１との距離に依存して変化するため、渦電流の変化によってクランクシャフトKの不釣合い量を検知することができる。
ここで、センサヘッド７１１とクランクシャフトＫとの距離としては、例えば、０．５〜２．０（ｍｍ）程度であることが好ましい。
また、センサ７１は、近接センサに限られることはなく、例えば赤外線センサや温度センサなどであってもよく、その他好適なセンサを用いることができる。
【００２３】
シリンダ装置７２は、移動手段として機能し、ピストン（図示省略）、ピストン（図示省略）の移動方向両端部に固定されたピストンロッド７２１ａ、７２１ｂ、給気するためのエアホース７２２ａ、７２２ｂ、エアホース７２２ａと連通する第１の空気室（図示省略）、エアホース７２２ｂと連通する第２の空気室（図示省略）、エアホース７２２ａの端部に設けられた第１の空気弁（図示省略）、エアホース７２２ｂの端部に設けられた第２の空気弁（図示省略）、などを備え、第１の空気室（図示省略）と第２の空気室（図示省略）とは、ピストン（図示省略）によって仕切られている。また、空気弁（図示省略）によって、給気および排気が必要に応じて実行可能に構成される。
シリンダ装置７２は、例えば、エアシリンダ装置であって、制御部６によって駆動制御される。シリンダ装置７２としては、エアシリンダ装置に限られることはなく、例えば油圧式のシリンダ装置など、好適なシリンダ装置を用いることができる。
連結部７３は、シリンダ装置７２のピストンロッド７２１ａの先端部と、センサ７１の端部とを連結することによって、シリンダ装置７２による作動力をセンサ７１に伝達する。
【００２４】
ここで、クランクシャフトＫについて説明する。図４は、２種類のクランクシャフトＫ１、Ｋ２の側面および正面からの模式図である。具体的には、例えば、図４（ａ）に示すクランクシャフトＫ１は、２．０リットルエンジン用のクランクシャフトＫ１の模式図であって、図４（ｂ）は、１．８リットルエンジン用のクランクシャフトＫ２の模式図である。本実施の形態における釣合い試験機１は、クランクシャフトＫ１およびクランクシャフトＫ２の不釣合い量の測定に用いられる試験機である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、クランクシャフトＫ１とＫ２とは、軸中心から、センサ７１によって検知されるワークW１、W２の径の中心までの距離が、例えば、（ａ）４４．９３（ｍｍ）、（ｂ）４０．４５（ｍｍ）と、異なる。即ち、センサ７１の位置を、クランクシャフトＫ１を測定する場合の位置でクランクシャフトＫ２を測定すると、センサヘッド７１１と、ワークＷ２との距離が、センサ７１を好適に検知可能な距離（０．５〜２．０（ｍｍ））をオーバーするため、クランクシャフトＫ１を測定した後にクランクシャフトＫ２を測定する場合には、センサ７１を必要な距離だけ移動させる。
具体的には、制御部６の指示に従って、駆動部５が、シリンダ装置７２の備えるエアホース７２２ｂからシリンダ装置７２にエアを供給（給気）することにより、センサ７１がＸ１方向（図３参照）に移動する。逆に、エアホース７２２ａから給気することによって、センサ７１はＹ１方向に移動する。
【００２５】
可動部材７４は、その上端で固定部７４１に回動自在に固定されているとともに、固定部７４１の下方でシリンダ装置７２のピストンロッド７２１ｂに連結されている。従って、駆動部５がシリンダ装置７２の備えるエアホース７２２ｂから給気することにより、ピストンロッド７２１ｂがＸ２方向に移動し、これにより可動部材７４は固定部７４１を回転中心としてＸ２方向に回動（移動）する。また一方、エアホース７２２ａから給気することにより、可動部材７４がＹ２方向に回動（移動）する。
従って、エアホース７２２ｂから給気することによって、センサ７１がＸ１方向へ移動すると同時に可動部材７４がＸ２方向へ回動（移動）し、エアホース７２２ａから給気することによって、センサ７１がＹ１方向へ移動するのと同時に可動部材７４がＹ２方向へ回動（移動）する。即ち、可動部材７４は、センサ７１の移動に連動して回動（移動）する。
【００２６】
位置センサ７５は、クランクシャフトＫ１の測定時およびクランクシャフトＫ２の測定時における各々のセンサ７１の検知位置に対応して、複数設けられている。具体的には、クランクシャフトＫ１の測定時における検知位置に対応して設けられる位置センサ７５Ｌと、クランクシャフトＫ２の測定時における検知位置に対応して設けられる位置センサ７５Ｒの２つの位置センサ７５Ｌ、７５Ｒが、可動部材７４の下方に設けられる。位置センサ７５は、可動部材７４の位置を検出する近接センサである。
前述したように、可動部材７４とセンサ７１とは連動して移動するため、例えば、可動部材７４が位置センサ７５Ｌの上方に位置したことを、位置センサ７５Ｌが検出するまで、駆動部５によってエアホース７２２ａからエアが給気され、可動部材７４が位置センサ７５Ｌの上方に位置したことを検出すると、給気を停止する。これに連動して、センサ７１がクランクシャフトＫ１の検知位置まで、Ｙ１方向に移動して、適切な位置で停止する。
また逆に、可動部材７４が位置センサ７５Ｒの上方に位置したことを、位置センサ７５Ｒが検出するまで、エアホース７２２ｂからエアが給気され、位置センサ７５Ｒが、可動部材７４が位置センサ７５Ｒの上方に位置したことを検出すると、給気を停止する。これに連動して、センサ７１が、クランクシャフトＫ２の検知位置までＸ１方向に移動して、適切な位置で停止する。換言すると、位置センサ７５は、可動部材７４の位置を検出することによって、センサ７１の位置を検出し、センサ７１の移動あるいは停止に係る指示を制御部に出力する。
より具体的には、各位置センサ７５Ｌ、７５Ｒによって検出された可動部材７４の検出結果に基づいたセンサ７１の移動、即ち、位置センサ７５Ｌ、７５Ｒに対応するクランクシャフトＫ１、Ｋ２の検知位置への移動は、ＣＰＵ６１が検出結果に基づいて移動プログラム６３１を実行することによって実行される。従って、位置センサ７５、可動部材７４およびＣＰＵ６１によって構成される位置検出手段によって検出されたセンサ７１に係る検出結果に基づいて、ＣＰＵ６１が移動プログラム６３１を実行し、駆動部５を介して各エアホース７２２ａ、７２２ｂからの給気を制御することによって、センサ７１の適切な位置への移動もしくは停止が行われる。
【００２７】
次に、以上に説明した釣合い試験機１において、径の異なる２枚のクランクシャフトＫ１、Ｋ２を測定する場合の処理を図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
まず、クランクシャフトＫが支持架台３、３に載置される（ステップＳ１）。次いで、載置されたクランクシャフトＫにかかるデータが入力された制御部６において、ＣＰＵ６１が、センサ７１の移動の有無を判断する（ステップＳ２）。
ＣＰＵ６１が、センサ７１の移動が必要だと判断すると（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ６１は、移動プログラム６３１を実行して駆動部５を駆動することにより、エアホース７２２ｂより給気し（ステップＳ３；移動工程）、センサ７１をＸ１方向に移動させると同時に可動部材７４をＸ２方向に移動させる。ここで、位置センサ７５Ｒによって取得される可動部材７４の位置に係る検出結果に基づいて、ＣＰＵ６１によって可動部材７４が位置センサ７５Ｒの上方に位置しているか否かの判断が行われる（ステップＳ４；位置検出工程）。
ＣＰＵ６１が、可動部材７４が位置センサ７５Ｒの上方に位置していないと判断すると（ステップＳ４；Ｎｏ）、引き続きエアホース７２２ｂからエアが給気され、センサ７１および可動部材７４を移動させる。一方、ＣＰＵ６１が、可動部材７４が位置センサ７５Ｒの上方に位置していると判断すると（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、駆動部５の駆動を停止することによって、給気を停止し、センサ７１および可動部材７４を停止させる（ステップＳ５）。
ステップＳ６では、不釣合い量を測定する（ステップＳ６）。ステップＳ２でＣＰＵ６１が、センサ７１の移動が不要であると判断した場合（ステップＳ２；Ｎｏ）にも同様に、不釣合い量を測定する（ステップＳ６）。
【００２９】
不釣合い量の測定が終了すると、ＣＰＵ６１は、再度、センサ７１の移動の有無を判断する。具体的には、位置センサ７５Ｌの上方に、可動部材７４が位置しているか否かを判断する（ステップＳ７；位置検出工程）。
ＣＰＵ６１は、位置センサ７５Ｌの上方に可動部材７４が位置していないと判断すると（ステップＳ７；Ｎｏ）、駆動部５を駆動して、エアホース７２２ａから給気する（ステップＳ８；移動工程）。これにより、センサ７１がＹ１方向へ移動すると同時に、可動部材７４がＹ２方向に移動する。
次いで、ＣＰＵ６１は、再び、可動部材７４が位置センサ７５Ｌの上方に位置しているか否かを判断する（ステップＳ７；位置検出工程）。
ＣＰＵ６１は、可動部材７４が位置センサ７５Ｌの上方に位置していると判断すると（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、給気を停止することによって、センサ７１および可動部材７４を停止させ（ステップＳ９）、待機状態として（ステップＳ１０）、本測定処理を終了する。
【００３０】
以上に説明した釣合い試験機１によると、センサ７１をクランクシャフトＫに対して接近するように移動させることによって、クランクシャフトＫを検知可能な距離まで近付けることができる。また、クランクシャフトＫから離間するように移動させることによって、より大きなクランクシャフトＫを検知することもできる。これにより、検知可能なクランクシャフトＫの大きさが広範囲であって、且つ、小型のセンサ７１を備える小型の釣合い試験機１を実現することができる。
また。位置センサ７５、可動部材７４およびＣＰＵ６１によって構成される位置検出手によって検出されたセンサ７１の位置に応じてセンサ７１の移動もしくは停止が行われることとなる。従って、センサ７１を適切な位置まで移動させることができ、また、適切な位置で停止させることができる。
さらに、位置検出手段が可動部材７４と位置センサ７５とを備えることとなるため、簡単な構成で確実にセンサ７１の位置を検出することができる。
位置センサ７５が、センサ７１がクランクシャフトＫの検知を行う検知位置に対応した位置に設けられていることによって、位置センサ７５によって検出されるセンサ７１の位置と、実際のセンサ７１の位置とのズレが小さくなり、より正確にセンサ７１の位置を検出することができる。
また、位置センサ７５による検出結果に基づいてセンサ７１が検知位置に移動されることによって、センサ７１を適切な位置まで移動させ、停止させることをより確実に行うことができる。
そして、センサ７１として、被試験体との距離に依存する近接センサを用いることによって、本発明の効果がより顕著なものとすることができる。
【００３１】
なお、本発明の釣合い試験機は、上記説明した実施の形態に限定されるものではない。
センサ７１および位置センサ７５として、近接センサを例示したが、これに限るものではない。
また、移動手段としてシリンダ装置７２を例示したが、これに限るものではなく、例えばスライダ機構などを用いてもよい。
さらに、図５のフローチャートに示した測定処理においては、待機状態になった時点で本測定処理を終了することとしたが、これに限られるものではなく、例えば不釣合い量の測定（ステップＳ６）が終了した時点で終了することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る釣合い試験機の概略構成図である。
【図２】支持架台および軸受部の概略正面図である。
【図３】検知センサ部の概略構成図である。
【図４】２種類のクランクシャフトＫ１、Ｋ２の側面および正面からの模式図である。
【図５】クランクシャフトの不釣合い量測定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１  釣合い試験機
２  基台
５  駆動部
６  制御部
６１  ＣＰＵ（移動手段、位置検出手段）
６２  ＲＡＭ  
６３  ＲＯＭ
６３１  移動プログラム
７  検知センサ部
７１  センサ
７２  シリンダ装置（移動手段）
７３  連結部
７４  可動部材（位置検出手段）
７５  位置センサ（位置検出手段）
７６  ガイド部
７７  固定部
【図１】
2006153476.tif 000003
【図２】
2006153476.tif 000004
【図３】
2006153476.tif 000005
【図４】
2006153476.tif 000006
【図５】
2006153476.tif 000007