(57)【要約】【課題】素材クランクシャフトのうち各カウンタウェイトの外形形状を精度良く測定可能なクランクシャフト形状測定機およびクランクシャフト形状測定方法を提供する。【解決手段】クランクシャフト形状測定機１００は、カウンタウェイトＣＷ１〜ＣＷ８を有する素材クランクシャフト１の両端部を把持する第１及び第２チャック装置１０，２０と、素材クランクシャフト１の外形形状を測定する２次元光学式変位計４０とを備える。【選択図】図４
2018115902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカウンタウェイトを有する素材クランクシャフトの両端部を把持する一対のチャック装置と、
前記素材クランクシャフトの外形形状を測定する２次元光学式変位計と、
を備えるクランクシャフト形状測定機。
【請求項２】
前記２次元光学式変位計の測定位置をＮＣプログラムに基づいて制御する制御部を備える、
請求項１に記載のクランクシャフト形状測定機。
【請求項３】
複数のカウンタウェイトを有する素材クランクシャフトの両端部を一対のチャック装置によって把持する工程と、
２次元光学式変位計によって、前記素材クランクシャフトの外形形状を測定する工程と、
を備えるクランクシャフト形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフト形状測定機およびクランクシャフト形状測定方法に関する。
【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、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、クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えることが必要である。
【０００３】
クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えるには、加工前の素材クランクシャフトの状態において完成品状態で最適バランスとなる中心線を算出し、算出された中心線上に素材クランクシャフトの加工基準となるセンタ穴を形成することが重要である。
【０００４】
ここで、クランクシャフトの中心線は、素材クランクシャフトのうち各カウンタウェイトの外形形状を示す形状データに基づいて決定される（特許文献１参照）。一般的に、カウンタウェイトの外形形状は、１次元光学式変位計によって取得される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／０１６９８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、１次元光学式変位計からの光の照射範囲がスポット的で狭いため、カウンタウェイトが軸方向に僅かにずれただけでも、カウンタウェイトの外形形状を精度良く測定できなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、素材クランクシャフトのうち各カウンタウェイトの外形形状を精度良く測定可能なクランクシャフト形状測定機およびクランクシャフト形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るクランクシャフト形状測定機は、複数のカウンタウェイトを有する素材クランクシャフトの両端部を把持する一対のチャック装置と、素材クランクシャフトの外形形状を測定する２次元光学式変位計とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、素材クランクシャフトのうち各カウンタウェイトの外形形状を精度良く測定可能なクランクシャフト形状測定機およびクランクシャフト形状測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る素材クランクシャフトの外観斜視図
【図２】実施形態に係るクランクシャフト形状測定機の構成を示す側面図
【図３】実施形態に係る第１チャック装置の正面図
【図４】実施形態に係る２次元光学式変位計が光を照射する様子を示す模式図
【図５】実施形態に係るクランクシャフト形状測定方法を説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（素材クランクシャフト１）
実施形態に係るクランクシャフト形状測定機１００の測定対象である素材状態のクランクシャフト１（以下、「素材クランクシャフト１」という。）について説明する。以下においては、直列４気筒エンジン用の素材クランクシャフト１について説明するが、使用対象のエンジン形式はこれに限られるものではない。
【００１２】
図１は、素材クランクシャフト１の外観斜視図である。素材クランクシャフト１は、例えば、鋳型を用いた鋳造によって、あるいは、鍛造型を用いた鍛造によって製作される。
【００１３】
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では、長手方向（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。
【００１４】
（クランクシャフト形状測定機１００）
図２は、実施形態に係るクランクシャフト形状測定機１００の構成を示す側面図である。図３は、第１チャック装置１０の正面図である。
【００１５】
クランクシャフト形状測定機１００は、第１チャック装置１０、第２チャック装置２０、長手クランプ装置３０、位相クランプ装置３５、２次元光学式変位計４０及び制御部５０を備える。
【００１６】
第１チャック装置１０と第２チャック装置２０は、素材クランクシャフト１の両端部を把持する。
【００１７】
第１チャック装置１０は、第１本体部１１、一対の第１受け部１２及び第１回転チャック部１３を有する。第１本体部１１は、中心軸ＣＬを中心として回転可能である。一対の第１受け部１２と第１回転チャック部１３は、第１本体部１１に取り付けられる。
【００１８】
ローダ（不図示）から素材クランクシャフト１が投入されると、素材クランクシャフト１のメインジャーナルＪ１が一対の第１受け部１２上に配置される。一対の第１受け部１２は、メインジャーナルＪ１を下方から支持する。
【００１９】
第１回転チャック部１３は、中心軸ＣＬに平行な軸ＡＸを中心として回転可能である。第１回転チャック部１３の回転動作は、後述する制御部５０によって制御される。素材クランクシャフト１が一対の第１受け部１２上に配置され、後述する長手クランプ装置３０及び位相クランプ装置３５によって素材クランクシャフト１が位置決めされた後、第１回転チャック部１３はメインジャーナルＪ１を上方からチャックする。これによって、素材クランクシャフト１の一端部が、第１チャック装置１０によって把持される。
【００２０】
第２チャック装置２０は、第２本体部２１、一対の第２受け部２２及び第２回転チャック部２３を有する。一対の第２受け部２２と第２回転チャック部２３は、第２本体部２１に取り付けられる。
【００２１】
ローダから素材クランクシャフト１が投入されると、素材クランクシャフト１のメインジャーナルＪ５が一対の第２受け部２２上に配置される。一対の第２受け部２２は、メインジャーナルＪ５を下方から支持する。
【００２２】
第２回転チャック部２３は、中心軸ＣＬに平行な軸（不図示）を中心として回転可能である。第２回転チャック部２３の回転動作は、制御部５０によって制御される。素材クランクシャフト１が一対の第２受け部２２上に配置され、長手クランプ装置３０及び位相クランプ装置３５によって素材クランクシャフト１が位置決めされた後、第２回転チャック部２３はメインジャーナルＪ５を上方からチャックする。これによって、素材クランクシャフト１の他端部が、第２チャック装置２０によって把持される。
【００２３】
長手クランプ装置３０は、中心軸ＣＬに沿った方向における素材クランクシャフト１の位置（以下、「長手位置」という。）を決める。長手クランプ装置３０は、第１クランパ３１、第２クランパ３２及び基部３３を有する。第１クランパ３１と第２クランパ３２は、長手方向に移動可能に基部３３によって支持される。素材クランクシャフト１が一対の第１受け部１２及び一対の第２受け部２２上に配置されると、第１クランパ３１がカウンタウェイトＣＷ４に当接されるとともに、第２クランパ３２がカウンタウェイトＣＷ５に当接される。第１クランパ３１と第２クランパ３２のクランプ動作は、制御部５０によって制御される。
【００２４】
位相クランプ装置３５は、中心軸ＣＬを中心とする周方向における素材クランクシャフト１の位置（以下、「位相位置」という。）を決める。位相クランプ装置３５は、長手方向に垂直な径方向に移動可能に設けられる。本実施形態では、位相クランプ装置３５がピンジャーナルＰ４と当接することによって、素材クランクシャフト１の位相位置が決まる。
【００２５】
２次元光学式変位計４０は、素材クランクシャフト１のうちカウンタウェイトＣＷ１〜ＣＷ８の外形形状を測定する。２次元光学式変位計４０としては、例えば、２次元レーザ変位計、２次元赤外線変位計、２次元ＬＥＤ式変位センサなどが用いられる。２次元光学式変位計４０は、中心軸ＣＬに沿って配置されたレール４１に取り付けられる。２次元光学式変位計４０は、モータの駆動力によって、長手方向に沿って左右に移動する。２次元光学式変位計４０の測定動作は、制御部５０によって制御される。
【００２６】
２次元光学式変位計４０は、帯状の２次元光４０Ｌを各カウンタウェイトＣＷに照射する投光部と、各カウンタウェイトＣＷからの反射光を受光する受光部とを有する。
【００２７】
ここで、図４は、カウンタウェイトＣＷ１に光が照射されている様子を示す模式図である。図４に示すように、２次元光学式変位計４０の投光部は、素材クランクシャフト１の長手方向（Ｚ軸方向）に沿った帯状の２次元光４０ＬをカウンタウェイトＣＷ１に照射する。２次元光学式変位計４０の受光部は、２次元に配置された複数の画素を有する受光素子を内蔵しており、受光素子における受光量分布は、アナログの受光信号として制御部５０に出力される。受光部としては、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどを用いることができる。投光部からの照射タイミング及び受光部における受光タイミングは、制御部５０によって制御される。
【００２８】
制御部５０は、第１チャック装置１０、第２チャック装置２０、長手クランプ装置３０及び位相クランプ装置３５、及び２次元光学式変位計４０の動作を制御する。具体的に、制御部５０は、ＮＣプログラムに基づいて、２次元光学式変位計４０をカウンタウェイトＣＷ１〜ＣＷ８それぞれの側方に移動させ、素材クランクシャフト１を回転させながら２次元光学式変位計４０から所定タイミングで光を照射する。そして、制御部５０は、２次元光学式変位計４０から受信する受光信号に基づいて、カウンタウェイトＣＷ１〜ＣＷ８それぞれの外形形状を示すプロファイルデータを生成する。
【００２９】
（クランクシャフト形状測定方法）
次に、クランクシャフト形状測定機１００によるクランクシャフト形状測定方法について説明する。図５は、クランクシャフト形状測定方法を説明するためのフローチャートである。
【００３０】
ステップＳ１において、素材クランクシャフト１が投入されると、制御部５０は、位相クランプ装置３５によって、周方向における素材クランクシャフト１の位置決め（位相クランプ）を行う。本実施形態では、位相クランプ装置３５がピンジャーナルＰ４に当接される。
【００３１】
ステップＳ２において、制御部５０は、長手クランプ装置３０によって、長手方向における素材クランクシャフト１の位置決め（長手クランプ）を行う。本実施形態では、第１クランパ３１がカウンタウェイトＣＷ４に当接されるとともに、第２クランパ３２がカウンタウェイトＣＷ５に当接される。
【００３２】
ステップＳ３において、制御部５０は、第１チャック装置１０と第２チャック装置２０とによって、素材クランクシャフト１の両端部を把持する。
【００３３】
ステップＳ４において、制御部５０は、長手クランプ装置３０の退避（長手アンクランプ）を行う。
【００３４】
ステップＳ５において、制御部５０は、位相クランプ装置３５の退避（位相アンクランプ）を行う。
【００３５】
ステップＳ６において、制御部５０は、ＮＣプログラムに基づいて、２次元光学式変位計４０をカウンタウェイトＣＷ１の側方に移動させ、素材クランクシャフト１を回転させながら２次元光学式変位計４０から所定タイミングで光を照射する。そして、制御部５０は、２次元光学式変位計４０から受信する受光信号に基づいて、カウンタウェイトＣＷ１の外形形状を示すプロファイルデータを生成する。
【００３６】
この際、２次元光学式変位計４０は帯状の２次元光４０ＬをカウンタウェイトＣＷ１の外周面に照射するため、光の照射範囲が狭い１次元光学式変位計を用いる場合に比べて、カウンタウェイトＣＷ１の外形形状を精度良く測定することができる。また、制御部５０は、カウンタウェイトＣＷ１の側方において２次元光学式変位計４０を微細に移動させる必要がないため、ＮＣプログラムを簡素な内容にすることができるとともに、２次元光学式変位計４０を駆動するためのモータ負荷を低減することができる。
【００３７】
制御部５０は、カウンタウェイトＣＷ１についてのプロファイルデータを生成した後、カウンタウェイトＣＷ２〜ＣＷ８についても、同様にプロファイルデータを生成する。ただし、プロファイルデータを生成する順番は適宜変更可能である。
【００３８】
（他の実施形態）
上記実施形態において、クランクシャフト形状測定機１００は、直列４気筒エンジン用の素材クランクシャフト１の外形形状を測定する場合について説明したが、これに限られるものではない。クランクシャフト形状測定機１００は、直列３気筒用、直列６気筒用、直列８気筒用など様々な素材クランクシャフトに適用可能である。
【００３９】
上記実施形態において、クランクシャフト形状測定機１００は、回転チャック式の第１チャック装置１０及び第２チャック装置２０を備えることとしたが、これらに代えて自動求芯式のチャック装置を備えていてもよい。
【００４０】
上記実施形態では特に触れていないが、第１チャック装置１０及び第２チャック装置２０の少なくとも一方は、長手方向において移動可能であってもよい。この場合には、様々な長さの素材クランクシャフト１に対応可能となる。
【００４１】
上記実施形態において、クランクシャフト形状測定機１００は、長手クランプ装置３０を備えていなくてもよい。この場合、長手クランプ装置３０の摩耗によってクランクシャフト素材１が長手方向に位置ずれすることを防止できる。
【００４２】
上記実施形態において、クランクシャフト形状測定機１００は、位相クランプ装置３５を備えていなくてもよい。この場合には、構成部材を少なくすることができるため、クランクシャフト形状測定機１００の構成をより簡素にすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      素材クランクシャフト
１０    第１チャック装置
２０    第２チャック装置
３０    長手クランプ装置
３５    位相クランプ装置
４０    ２次元光学式変位計
４０Ｌ    ２次元光
５０    制御部
１００  クランクシャフト形状測定機
【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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