(57)【要約】【課題】レーザー光を使用して遠隔点の対象物とのなす角度を非接触で容易に検出できるレーザー式角度検出装置を提供する。【解決手段】平行な光束のレーザー光を発振するレーザー発振手段１７と、レーザー発振手段１７からのレーザー光を受光するレーザー受光手段１８とを備え、レーザー受光手段１８はその内部に設けられたレーザー光の光路４６と、光路４６の一端側に設けられたピンホール４８と、光路４６の他端側に設けられ且つピンホール４８からのレーザー光を受光して電気信号に変換する受光素子４９とを備えている。【選択図】　　図７
2004061300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な光束のレーザー光を発振するレーザー発振手段（１７）と、該レーザー発振手段（１７）からのレーザー光を受光するレーザー受光手段（１８）とを備え、前記レーザー受光手段（１８）はその内部に設けられたレーザー光の光路（４６）と、該光路（４６）の一端側に設けられたピンホール（４８）と、前記光路（４６）の他端側に設けられ且つ前記ピンホール（４８）からのレーザー光を受光して電気信号に変換する受光素子（４９）とを備えていることを特徴とするレーザー式角度検出装置。
【請求項２】
暗室（４７）内に前記光路（４６）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレーザー式角度検出装置。
【請求項３】
前記ピンホール（４８）の大きさが前記レーザー光の光束の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー式角度検出装置。
【請求項４】
前記レーザー発振手段（１７）と前記レーザー受光手段（１８）とを別体に備え、その一方を基準部位に、他方を計測部位に夫々着脱自在に装着するための装着手段（２１）（２２）を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレーザー式角度検出装置。
【請求項５】
前記レーザー発振手段（１７）と前記レーザー受光手段（１８）とを含むレーザー発振受光ユニット（９０）と、前記レーザー発振手段（１７）からのレーザー光を逆方向へと反射させる反射手段（９１）とを別体に備え、前記レザー発振受光ユニット（９０）に、前記レーザー発振手段（１７）からのレーザー光を前記反射手段（９１）側へと透過し且つ該反射手段（９１）からの反射レーザー光を前記ピンホール（４８）側へと反射させるハーフミラー（９２）を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレーザー式角度検出装置。
【請求項６】
前記レーザー発振受光ユニット（９０）と前記反射手段（９１）との一方を基準部位に、他方を計測部位に夫々着脱自在に装着するための装着手段（２１）（２２）を備えていることを特徴とする請求項５に記載のレーザー式角度検出装置。
【請求項７】
前記ピンホール（４８）から前記受光素子（４９）までの距離（ｌ）と、前記受光素子（４９）の基準位置から前記レーザー光の受光位置までの距離（ｍ）とに基づいて検出角度を演算する角度演算手段（６４）を備えていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のレーザー式角度検出装置。
【請求項８】
前記光路（４６）中に、前記ピンホール（４８）からのレーザー光を前記受光素子（４９）側へと反射させる１個又は複数個の反射ミラー（５０）（５１）を備えていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のレーザー式角度検出装置。
【請求項９】
クランク軸（１）の所定回転角度毎にそのデフレクション量を計測するようにしたクランク軸のデフレクション計測装置において、一対のアーム部（４）のジャーナル部（３）側に装着され且つ平行な光束のレーザー光を一方の前記ジャーナル部（３）の軸心と略平行に発振するレーザー発振手段（１７）と、前記アーム部（４）の前記ジャーナル部（３）側に装着され且つ前記レーザー発振手段（１７）からのレーザー光をピンホール（４８）を経て受光素子（４９）により受光して前記両ジャーナル部（３）の相対角度を検出するレーザー受光手段（１８）と、前記所定回転角度毎に前記レーザー受光手段（１８）により検出された前記相対角度に基づいて前記デフレクション量を演算するデフレクション演算手段（８６）とを備えていることを特徴とするクランク軸のデフレクション計測装置。
【請求項１０】
前記レーザー発振手段（１７）及び前記レーザー受光手段（１８）として請求項１〜８の何れかに記載のレーザー式角度検出装置（１５）を用いることを特徴とする請求項９に記載のクランク軸のデフレクション計測装置。
【請求項１１】
前記クランク軸（１）の複数個の各スロー（２）に前記レーザー発振手段（１７）及び前記レーザー受光手段（１８）を設け、各スロー（２）におけるデフレクション量を集積するデフレクション集積手段（８７）と、その集積結果をモニタリングするモニタリング手段（８８）とを備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のクランク軸のデフレクション計測装置。
【請求項１２】
平行な光束のレーザー光を一方のジャーナル部（３）の軸心と略平行に連接棒（１３０）側へと発振するレーザー発振手段（１７）と、該レーザー発振手段（１７）からのレーザー光をピンホール（４８）を経て受光素子（４９）により受光して一対の前記ジャーナル部（３）の相対角度を検出するレーザー受光手段（１８）とをアーム部（４）の前記ジャーナル部（３）側に装着しておき、クランク軸（１）を回転させながらそのデフレクション量を計測するに際し、前記連接棒（１３０）によるレーザー光の遮光時点、又は連接棒（１３０）によるレーザー光の遮光解除時点を基準に、所定時間間隔又は所定回転角度毎に前記レーザー受光手段（１８）により前記相対角度を検出することを特徴とするクランク軸のデフレクション計測方法。
【請求項１３】
前記レーザー発振手段（１７）及び前記レーザー受光手段（１８）として請求項１〜８の何れかに記載のレーザー式角度検出装置（１５）を用いることを特徴とする請求項１２に記載のクランク軸のデフレクション計測方法。
【請求項１４】
前記クランク軸（１）の複数個の各スロー（２）に前記レーザー発振手段（１７）及び前記レーザー受光手段（１８）を設けておき、同時に各スロー（２）におけるデフレクション量を計測することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のクランク軸のデフレクション計測方法。
【請求項１５】
前記複数個の各スロー（２）におけるデフレクション量を一度にモニタリングすることを特徴とする請求項１４に記載のクランク軸のデフレクション計測方法。
【請求項１６】
複数個のスロー（２）に、請求項１〜８の何れかに記載のレーザー式角度検出装置（１５）を夫々備えていることを特徴とするクランク軸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー式角度検出装置、クランク軸のデフレクション計測装置、クランク軸のデフレクション計測方法及びクランク軸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型の舶用ディーゼル機関等のクランク軸を旋盤加工、研削加工する場合、クランク軸をディーゼル機関のケーシング内に組み込む場合、或いは船舶に搭載されたディーゼル機関を定期的に点検する場合に、クランク軸の各スローのデフレクションが問題になる。
【０００３】
このクランク軸のデフレクションを計測する方法には、従来、一端にダイヤルゲージの付いた棒状の測定器を用い、測定者がそのダイヤルゲージの目盛りを読み取って計測する方法以外に、特許公開２００２−３９７４０号公報に記載のようなデフレクション計測装置を用いる方法がある。
【０００４】
このデフレクション計測装置は、クランク軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、クランク軸の各スローにおける一対のアーム部間のジャーナル部側の距離を検出する距離検出手段と、回転角度検出手段及び距離検出手段の検出データを処理してクランク軸のデフレクションを求める計測基地局とを備え、距離検出手段と計測基地局とを無線による双方向通信により接続している。
【０００５】
距離検出手段には、接触式のデジタルダイヤルゲージが使用されている。そして、計測に際しては、デジタルダイヤルゲージを一対のアーム部間のジャーナル部側に突っ張り手段等の適宜手段を介して装着しておき、その計測子を一対のアーム部の内面側に接触させて、クランク軸を所定方向に回転させながら、そのときの計測子の機械的な動きにより、ジャーナル部側における一対のアーム部間の間隔の変化を電気信号として検出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
クランク軸にデフレクションがあれば、一対のアーム部間のジャーナル部側の間隔の変化となって現れるため、距離検出手段でその間隔を検出することにより、ジャーナル部相互の相対角度が判る。従って、クランク軸の回転角度を回転角度検出手段で検出し、距離検出手段で一対のアーム部間のジャーナル部側の距離を検出すれば、クランク軸のどのスローにどの程度のデフレクションがあるかを計測できる。
【０００７】
しかし、従来のデフレクション計測装置は、距離検出手段として接触式のデジタルダイヤルゲージを使用して、この距離検出手段を一対のアーム部間のジャーナル部側に突っ張り手段等を介して装着しているため、注意を払いながら慎重に装着する必要があってその装着作業が煩わしく、特に多気筒ディーゼル機関の場合には、計測前の準備作業が非常に煩雑になるという問題がある。
【０００８】
またクランク軸を旋盤加工、研削加工する場合には、そのピン部に未だ連接棒を取り付けていないので、距離検出手段を一対のアーム部間に装着したままで計測できるが、ディーゼル機関の組み立て時や、船舶にディーゼル機関を設置する場合の軸芯調整時、或いは船舶に設置されたディーゼル機関を定期的に点検する場合には、クランク軸の回転によって距離検出手段と連接棒とが干渉するため、連接棒と干渉する回転角度になる都度、距離検出手段を取り外して付け替えなければならず、各スロー毎にしか計測できないという問題がある。
【０００９】
また距離検出手段の取り付け位置を変更するとしても、その都度、作業者がケーシング内に入って作業を行う必要があり、スロー数の多い多気筒ディーゼル機関の場合には、距離検出手段の着脱作業に非常な時間を要し、作業能率が極端に低下するという欠点がある。更に停船後のディーゼル機関の検査では、機関内は高温の油霧が存在する非常に劣悪な環境であるため、安全上の問題も大きい。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、レーザー光を使用して遠隔点の対象物とのなす角度を非接触で容易に検出できるレーザー式角度検出装置、レーザー光を使用してクランク軸のデフレクションを容易且つ迅速に計測できるクランク軸のデフレクション計測装置及びクランク軸のデフレクション計測方法、デフレクションの計測等を容易に行えるクランク軸を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザー式角度検出装置は、平行な光束のレーザー光を発振するレーザー発振手段１７と、該レーザー発振手段１７からのレーザー光を受光するレーザー受光手段１８とを備え、前記レーザー受光手段１８はその内部に設けられたレーザー光の光路４６と、該光路４６の一端側に設けられたピンホール４８と、前記光路４６の他端側に設けられ且つ前記ピンホール４８からのレーザー光を受光して電気信号に変換する受光素子４９とを備えている。
【００１２】
暗室４７内に前記光路４６を備えていることが望ましい。前記ピンホール４８の大きさは前記レーザー光の光束の直径よりも小さいことが望ましい。
【００１３】
前記レーザー発振手段１７と前記レーザー受光手段１８とを別体に備え、その一方を基準部位に、他方を計測部位に夫々着脱自在に装着するための装着手段２１，２２を備えることもある。
【００１４】
また前記レーザー発振手段１７と前記レーザー受光手段１８とを含むレーザー発振受光ユニット９０と、前記レーザー発振手段１７からのレーザー光を逆方向へと反射させる反射手段９１とを別体に備え、前記レザー発振受光ユニット９０に、前記レーザー発振手段１７からのレーザー光を前記反射手段９１側へと透過し且つ該反射手段９１からの反射レーザー光を前記ピンホール４８側へと反射させるハーフミラー９２を備えることもある。
【００１５】
この場合、前記レーザー発振受光ユニット９０と前記反射手段９１との一方を基準部位に、他方を計測部位に夫々着脱自在に装着するための装着手段２１，２
２を備えていることが望ましい。
【００１６】
前記ピンホール４８から前記受光素子４９までの距離ｌと、前記受光素子４９の基準位置から前記レーザー光の受光位置までの距離ｍとに基づいて検出角度を演算する角度演算手段６４を備えていることが望ましい。前記光路４６中に、前記ピンホール４８からのレーザー光を前記受光素子４９側へと反射させる１個又は複数個の反射ミラー５０，５１を備えていることが望ましい。
【００１７】
本発明に係るクランク軸のデフレクション計測装置は、クランク軸１の所定回転角度毎にそのデフレクション量を計測するようにしたクランク軸のデフレクション計測装置において、一対のアーム部４のジャーナル部３側に装着され且つ平行な光束のレーザー光を一方の前記ジャーナル部３の軸心と略平行に発振するレーザー発振手段１７と、前記アーム部４の前記ジャーナル部３側に装着され且つ前記レーザー発振手段１７からのレーザー光をピンホール４８を経て受光素子４９により受光して前記両ジャーナル部３の相対角度を検出するレーザー受光手段１８と、前記所定回転角度毎に前記レーザー受光手段１８により検出された前記相対角度に基づいて前記デフレクション量を演算するデフレクション演算手段８６とを備えている。
【００１８】
前記レーザー発振手段１７及び前記レーザー受光手段１８として上記のレーザー式角度検出装置１５を用いることが望ましい。また前記クランク軸１の複数個の各スロー２に前記レーザー発振手段１７及び前記レーザー受光手段１８を設け、各スロー２におけるデフレクション量を集積するデフレクション集積手段８７と、その集積結果をモニタリングするモニタリング手段８８とを備えていることが望ましい。
【００１９】
本発明に係るクランク軸のデフレクション計測方法は、平行な光束のレーザー光を一方のジャーナル部３の軸心と略平行に連接棒１３０側へと発振するレーザー発振手段１７と、該レーザー発振手段１７からのレーザー光をピンホール４８を経て受光素子４９により受光して一対の前記ジャーナル部３の相対角度を検出するレーザー受光手段１８とをアーム部４の前記ジャーナル部３側に装着しておき、クランク軸１を回転させながらそのデフレクション量を計測するに際し、前記連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点、又は連接棒１３０によるレーザー光の遮光解除時点を基準に、所定時間間隔又は所定回転角度毎に前記レーザー受光手段１８により前記相対角度を検出する。
【００２０】
前記レーザー発振手段１７及び前記レーザー受光手段１８として上記のレーザー式角度検出装置１５を用いることが望ましい。また前記クランク軸１の複数個の各スロー２に前記レーザー発振手段１７及び前記レーザー受光手段１８を設けておき、同時に各スロー２におけるデフレクション量を計測することが望ましい。更に前記複数個の各スロー２におけるデフレクション量を一度にモニタリングすることが望ましい。
【００２１】
本発明に係るクランク軸は、複数個のスロー２に、請求項１〜８の何れかに記載のレーザー式角度検出装置１５を夫々備えている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。図１〜図９はレーザー式角度検出装置を使用したクランク軸のデフレクション計測装置の第１の実施形態を例示する。
【００２３】
デフレクションの計測対象であるクランク軸１は、図１に示すように多気筒用であって、軸心方向に複数個のスロー２を備え、その各スロー２はジャーナル部３と、基部側がジャーナル部３に固定された一対のアーム部４と、この一対のアーム部４の先端部間に固定されたピン部５とにより構成されている。各アーム部４のジャーナル部３側である基部側は、ジャーナル部３に対してピン部５と反対側がジャーナル部３を中心とする円弧状に機械加工されている。
【００２４】
クランク軸１の一端側には、そのスラスト加重を支承するスラスト部６が設けられている。そして、クランク軸１はジャーナル部加工用の旋盤７のベッド８上に配置され、各ジャーナル部３とスラスト部６とがベッド８上の支持手段９により下側から回転自在に支持されている。
【００２５】
旋盤７はベッド８の他にヘッドストック１０と刃物台（図示省略）とを有し、そのヘッドストック１０にクランク軸１を軸心廻りに回転駆動する主軸１１が設けられている。主軸１１の一端側にはクランク軸１を着脱自在に把持するチャック１２が、他端側にはクランク軸１の回転角度を検出する回転角度検出手段１３が夫々設けられている。回転角度検出手段１３はエンコーダ等により構成されている。支持手段９はジャーナル部３の下面側を前後両側から二点で支持し、ジャーナル部３の高さを調整することにより、クランク軸１の芯出しを行うようになっている。
【００２６】
クランク軸１のデフレクションを計測するデフレクション計測装置１４は、図１に示すように回転角度検出手段１３と、複数個の各スロー２毎に装着され且つレーザー光を利用してそのジャーナル部３相互の相対角度を非接触で検出するレーザー式角度検出装置１５と、各スロー２のレーザー式角度検出装置１５との間で無線通信により指令、データ等を送受信しながら、回転角度検出手段１３で検出されたクランク軸１の回転角度と、レーザー式角度検出装置１５で検出されたジャーナル部３の相対角度とに基づいて、各スロー２毎にそのデフレクションの計測処理を行う計測基地局１６とを備え、ジャーナル部加工用の旋盤７上に装着されたクランク軸１をその軸心廻りに回転させながらデフレクションを計測するようになっている。
【００２７】
レーザー式角度検出装置１５は、一方のアーム部４のジャーナル部３側に着脱自在に装着されたレーザー発振手段１７（図２〜図４参照）と、他方のアーム部４のジャーナル部３側に着脱自在に装着されたレーザー受光手段１８（図５、図６参照）とを備えている。レーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８は別体であって、アーム部４のジャーナル部３側に機械加工により形成された円弧状の装着面１９，２０に磁石式の装着手段２１，２２を介して着脱自在に装着されている。
【００２８】
レーザー発振手段１７は平行な光束のレーザー光を一方のジャーナル部３の軸心と略平行に発振するためのもので、図２〜図４に示すように発振ケース体２３と、この発振ケース体２３の収容凹部２４内に前後方向に配置され且つ中間部分が角度調整機構２５を介して支持されたレーザー発振器２６と、レーザー発振器２６に給電するための電源２７とを備えている。
【００２９】
レーザー発振器２６はレーザー光の光束を所定の直径の円形状に絞るための凸レンズ等の光学系を先端側に備え、発振ケース体２３の上部に前側に開口して形成された収容凹部２４の略中央に前後方向に配置され、後端側がＯリング等の弾性リング２８を介して発振ケース体２３の保持凹部２９に嵌合されている。
【００３０】
角度調整機構２５は組み立て時にレーザー発振器２６を上下、左右に角度調整するためのもので、レーザー発振器２６の外周に固定された保持リング３０と、この保持リング３０の前で発振ケース体２３の収容凹部２４内に固定され且つレーザー発振器２６に遊嵌された支持リング３１と、保持リング３０及び支持リング３１間に介在され且つ発振ケース体２３及びレーザー発振器２６に対して遊嵌された中間リング３２とを有する。
【００３１】
保持リング３０は左右一対の支点体３３を介して中間リング３２に対して上下方向に角度変更可能に支持され、また中間リング３２に、保持リング３０に前側から当接する上下一対の調整ネジ３４，３５が前後方向に進退自在に螺合されている。調整ネジ３４の外周には保持リング３０と中間リング３２との間に圧縮バネ３４ａが套嵌されている。
【００３２】
中間リング３２は左右一対の支点体３３と同一平面上に配置された上下一対の支点体３７を介して発振ケース体２３に対して左右方向に角度変更可能に支持され、また中間リング３２に前側から当接する左右一対の調整ネジ３８，３９が支持リング３１に螺合されている。調整ネジ３８の外周には中間リング３２と支持リング３１との間に圧縮バネ３８ａが套嵌されている。なお、支持リング３１には、中間リング３２の調整ネジ３４，３５に対応して調整孔３１ａが設けられている。
【００３３】
発振ケース体２３には、レーザー発振器２６用の収容凹部２４の下側に、電源２７を収容する電源室４０が設けられている。電源２７は充電式の複数の電池等から成り、電源室４０に後側から着脱自在に挿入されている。また発振ケース体２３には、レーザー発振器２６用の収容凹部２４の開口端側を覆う前カバー４１と、電源２７を後側から覆う電源カバー４２とが着脱自在に装着されている。前カバー４１はレーザー光が透過する光透過性を有する透明板、着色板等により構成されている。また発振ケース体２３には、側面等の適当箇所にレーザー発振器２６の電源回路をオンオフするための電源スイッチ４３が設けられている。
【００３４】
レーザー受光手段１８は図５、図６に示すように受光ケース体４５と、この受光ケース体４５内に形成され且つ内部がレーザー光の光路４６となった暗室４７と、この暗室４７に対して光路４６の一端側に設けられたピンホール４８と、暗室４７内に面して光路４６の他端側に配置され且つピンホール４８からのレーザー光を受光して電気信号に変換する受光素子４９と、暗室４７内で光路４６中に配置され且つピンホール４８からのレーザー光を受光素子４９側へと反射させる１個又は複数個の反射ミラー５０，５１と、各種の制御基板５２と、送受信用のアンテナ５３と、各部に給電するための電源５４とを備えている。
【００３５】
受光ケース体４５は内支持体５５と、この内支持体５５の外側に着脱自在に装着された外カバー５６とを有し、その内支持体５５の内部に暗室４７が設けられている。内支持体５５にはその暗室４７の入射口５７側に前側に突出する前後方向の入射筒５８が取り付けられ、この入射筒５８の前端に、略中心にピンホール４８を有する受光板５９が装着されている。ピンホール４８の大きさは、受光板５９の略中央部にレーザー光の光束が照射したときに、その一部のレーザー光が通過するように、レーザー光の光束の直径よりも小さくなっている。
【００３６】
なお、ピンホール４８は一般的には丸孔、角孔等により構成されるが、検出対象の角度が一次元方向の場合には、その１次元方向（例えば上下方向）の大きさがレーザー光の光束の１次元方向（上下方向）の寸法よりも小さければ良い。
【００３７】
暗室４７内には、ピンホール４８から受光素子４９までの光路長を十分に確保するために、ピンホール４８からのレーザー光をジグザグ状に反射させるように、その前後に第１反射ミラー５０と第２反射ミラー５１とが設けられている。第１反射ミラー５０は入射筒５８側の光路４６上でピンホール４８と対向して暗室４７の上部後側に配置され、ピンホール４８からのレーザー光を第２反射ミラー５１側へと前下方向に反射させるようになっている。第２反射ミラー５１は暗室４７の下部前側に配置され、第１反射ミラー５０からのレーザー光を受光素子４９へと後方に向かって反射させるようになっている。なお、各反射ミラー５０，５１は接着剤等によって受光ケース体４５に装着されている。また各反射ミラー５０，５１は暗室４７内の前後に上下に配置しているが、左右に配置しても良い。
【００３８】
受光素子４９は裏側の基板６０に上下方向に装着された２次元ＰＳＤ、ＣＣＤ等から成り、暗室４７の下部後側の開口６１に対応して基板６０を介して受光ケース体４５に取り付けられている。そして、受光素子４９は、図７に示すようにレーザー光を受光したときに、基準位置ａからレーザー光の受光位置ｂ，ｃまでの距離ｍに応じた電気信号（受光信号）を出力するようになっている。
【００３９】
制御基板５２は受光ケース体４５内で内支持体５５の左右両側及び／又は上側に装着され、外カバー５６により覆われている。そして、この制御基板５２には、図８に示すように送受信手段６２、計時手段６３、角度演算手段６４、角度記憶手段６５、角度検出制御手段６６、電源スイッチ６７等の各種の電子部品が装着されている。なお、電源スイッチ６７は外部から操作可能に操作部が外カバー５６の上側に突出している。
【００４０】
アンテナ５３は計測基地局１６との間で無線通信により指令、データ等を送受信するためのもので、受光ケース体４５の裏側等の適当箇所に配置されている。例えば、受光ケース体４５の後端上部にアンテナ取り付け部６８が設けられ、このアンテナ取り付け部６８に、受光ケース体４５と略平行に下向きにアンテナ５３が装着されている。そして、アンテナ５３は制御基板５２の送受信手段６２に電気的に接続されている。なお、アンテナ５３の長さは、装着手段２２の下端よりも短くなっている。
【００４１】
電源５４は充電式の複数の電池等により構成され、暗室４７の下側で受光ケース体４５の下部に形成された電源室６９に前側から出し入れ自在に収納されている。電源室６９の前側には電源カバー７０が、基板４９の後側にはカバー７１が夫々着脱自在に取り付けられている。
【００４２】
レーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８を基準部位又は計測部位に着脱自在に装着する装着手段２１，２２は、各ケース体２３，４５の下側に固定された支持台７２，７３と、この支持台７２，７３内に設けられた永久磁石（図示省略）と、支持台７２，７３の前側又は後側で前後方向の操作軸廻りに揺動自在に支持された永久磁石用の操作レバー７４，７５とを備えている。そして、装着手段２１，２２は操作レバー７４，７５を左右方向の一方側に操作したときに、永久磁石の磁力により支持台７２，７３を基準部位又は計測部位に固定でき、逆方向に操作したときにその固定を解除できるようになっている。支持台７２，７３の下端側には、アーム部４の基部側等の装着面１９，２０に当接する左右一対の脚部７６，７７が夫々設けられている。
【００４３】
レーザー受光手段１８の受光素子４９、送受信手段６２、計時手段６３、角度演算手段６４、角度記憶手段６５、角度検出制御手段６６は、図８に示すように電源スイッチ６７を介して電源５４に接続されている。
【００４４】
角度検出制御手段６６は計測基地局１６から計測開始指令があったときに、クランク軸１の少なくとも１回転中における各部の検出動作を制御する機能、計測基地局１６から検出結果送信指令があったときに検出データを読み出して送受信手段６２に送信させる機能等を有し、レーザー受光手段１８側での各動作を制御するためのものである。
【００４５】
送受信手段６２は、計測基地局１６との間でアンテナ５３を介して各種の指令信号、データ等を送受信するためのものである。計時手段６３は送受信手段６２が計測開始指令を受信したときに角度検出制御手段６６の制御により計時動作を開始し、ジャーナル部３相互の相対角度αを検出すべき所定の時間間隔ｔで計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・を計時して、その計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・を順次指示するためのものである。
【００４６】
角度演算手段６４は、計時手段６３が所定の時間間隔ｔで計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・を指示する毎に、角度検出制御手段６６の制御により、受光素子４９の基準位置からレーザー光の受光位置までの距離ｍ（距離ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３・・・）をサンプリングして、その距離ｍとピンホール４８から受光素子４９までの距離ｌとに基づいて、各計測時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・毎の検出角度である両ジャーナル部３の相対角度α０，α１，α２，α３・・・を所定の演算プログラム（α＝ｔａｎ−１ｍ／ｌ）により演算するためのものである。
【００４７】
角度記憶手段６５は計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・毎における角度演算手段６４の演算結果である検出角度α０，α１，α２，α３・・・を記憶するためのもので、各計測時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・と各検出角度α０，α１，α２，α３・・・とを対応させた検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α２」「ｔ３：α３」・・・として記憶するようになっている。
【００４８】
計測基地局１６は、レーザー受光手段１８との間で相互に無線送信するための送受信用のアンテナ８０及び送受信手段８１の他に計測処理制御手段８２、入力手段８３、計時手段８４、相関記憶手段８５、デフレクション演算手段８６、デフレクション集積手段８７、モニタリング手段８８等を備えている。なお、入力手段８３、計時手段８４、相関記憶手段８５、デフレクション演算手段８６、デフレクション集積手段８７、モニタリング手段８８等は、所定の計測ソフトで作動するパソコン等により構成されている。
【００４９】
計測処理制御手段８２は計測基地局１６側の各種の動作を制御するためのものである。入力手段８３はキーボード等により構成され、計測対象となるクランク軸１の条件、計測開始指令、計測結果送信指令、モニタリング指令、その他の条件、指令等を入力するためのものである。計時手段８４は入力手段８３から計測開始指令があった場合に、計測処理制御手段８２の制御によりレーザー受光手段１８側の計時手段６３と同期して計時動作を開始し、その計時手段６３と同期してジャーナル部３相互の相対角度αを検出すべき所定の時間間隔ｔで計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・を計時して、その計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・を順次指示するためのものである。
【００５０】
相関記憶手段８５は回転角度検出手段１３により検出されたクランク軸１の回転角度と計時手段８４の計時時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・とを各スロー２別に関連させて記憶するためのもので、例えばピン部５が０°、９０°、１８０°、２７０°のときのジャーナル部３の相対角度を基準にデフレクション量を評価する場合には、或るスロー２においてジャーナル部３の回転角度が０°のときにピン部５の回転角度が０°であれば、ピン部５の回転角度０°，９０°，１８０°，２７０°と、この回転角度０°，９０°，１８０°，２７０°に対応する計測時刻ｔ０，ｔ９０，ｔ１８０，ｔ２７０とを関連させて記憶する。
【００５１】
デフレクション演算手段８６は各レーザー受光手段１８により検出された各スロー２におけるジャーナル部３の相対角度αからデフレクション量を各スロー２別に演算するためのもので、計測基地局１６の送受信手段６２が特定のレーザー受光手段１８又は全てのレーザー受光手段１８に対してデフレクション量の評価に必要な検出データの送信指令を出し、レーザー受光手段１８の送受信手段６２から検出データの送信があった場合に、各スロー２別にジャーナル部３の検出データに基づいて一対のアーム部４間のジャーナル部３側の距離を演算し、このアーム部４間の距離からそのスロー２におけるデフレクション量を別々に演算する。
【００５２】
なお、この場合のデフレクション演算手段８６はジャーナル部３相互の検出角度に基づいて一旦一対のアーム部４間の距離を演算し、その後にアーム部４間の距離からデフレクション量を演算するようにしているが、ジャーナル部３相互の検出角度からデフレクション量を演算しても良い。
【００５３】
デフレクション集積手段８７はデフレクション演算手段８６で別々に演算されたクランク軸１の各スロー２におけるデフレクション量を順次集積して記憶するためのものである。モニタリング手段８８は入力手段８３から同時モニタリング又は個別モニタリングの指令があった場合に、デフレクション集積手段８７に記憶された集積結果である各スロー２におけるデフレクション量を表示画面に数字、グラフ、その他で同時又は個別に表示してモニタリングするためのもので、液晶表示手段等により構成されている。なお、モニタリング手段８８は液晶表示手段等の他、デフレクション集積手段８７の集積結果を記録紙等に印刷する印刷手段により構成しても良い。
【００５４】
クランク軸１の各スロー２におけるデフレクション量を計測する場合には、先ずクランク軸１の各スロー２にレーザー式角度検出装置１５を夫々装着する。この場合、レーザー式角度検出装置１５を構成するレーザー発振手段１７とレーザー受光手段１８との内、その一方を一方のアーム部４のジャーナル部３側に、他方を他方のアーム部４のジャーナル部３側に夫々装着手段２１，２２を介して装着するが、装着手段２１，２２は永久磁石の吸着力で取り付けるようになっているため、各アーム部４にレーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８を容易に装着できる。
【００５５】
また各アーム部４のジャーナル部３側はジャーナル部３廻りの円弧状の装着面１９，２０となっており、その装着面１９，２０に支持台７２，７３の一対の脚部７６，７７を当接させることにより、レーザー発振手段１７のレーザー発振器２６が一方のジャーナル部３の軸心と略平行になり、レーザー受光手段１８のピンホール４８と第１反射ミラー５０との間の光路４６が他方のジャーナル部３の軸心と略平行になる。
【００５６】
従って、レーザー発振器２６からのレーザー光の光束がレーザー受光手段１８の受光板５９の略中央に照射するように、レーザー発振手段１７とレーザー受光手段１８との一方を装着面１９，２０の周方向に調整すれば良いので、レーザー発振手段１７とレーザー受光手段１８とを別々のアーム部４に離間して装着するにも拘わらず、複雑な位置調整等が不要である。
【００５７】
レーザー式角度検出装置１５をクランク軸１に装着した後、クランク軸１を低速で所定方向に回転させた状態で、計測基地局１６の入力手段８３により計測開始指令を入力すると、送受信手段６２が各スロー２に装着されたレーザー受光手段１８へと計測開始指令を同時に無線送信する。
【００５８】
そして、各レーザー受光手段１８の送受信手段６２が計測開始指令を受信すると、計測基地局１６の計時手段８４とレーザー受光手段１８側の計時手段６３とが同時に同期して計時動作を開始して時刻合わせを行い、各スロー２のジャーナル部３の相対角度αを検出すべき所定の時間間隔ｔで各計時手段６３，８４が計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・を順次指示する。
【００５９】
計測基地局１６側では、回転角度検出手段１３が検出するクランク軸１の回転角度と、計時手段８４が計時する計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・とに基づいて、相関記憶手段８５が各スロー２のデフレクション量の評価に必要な各回転角度と、各スロー２におけるその回転角度に対応する計測時刻とを夫々対応させて記憶する。例えば、或るスロー２において、回転角度が０°，９０°，１８０°，２７０°のときの計測時刻がｔ０，ｔ９０，ｔ１８０，ｔ２７０であるとすれば、その回転角度０°，９０°，１８０°，２７０°と計測時刻ｔ０，ｔ９０，ｔ１８０，ｔ２７０とを対応させて記憶する。
【００６０】
一方、各レーザー受光手段１８側では、その計時手段６３が所定の時間間隔ｔで計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・を指示する毎に、角度演算手段６４がレーザー受光手段１８からその時点の受光位置に応じた距離ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３・・・を順次サンプリングして、各計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・におけるジャーナル部３の相対角度αを演算して記憶する。
【００６１】
この場合、レーザー発振手段１７のレーザー発振器２６は、一方のジャーナル部３の軸心と平行な光束のレーザー光をレーザー受光手段１８側へと発振しているので、他方のジャーナル部３が平行であれば、図７（Ａ）に示すようにそのレーザー光はピンホール４８から受光素子４９の基準位置ａに照射し、レーザー受光手段１８が距離ゼロのｍ０を出力する。
【００６２】
両ジャーナル部３の軸心が相対的に傾斜している場合には、図７（Ｂ）又は（Ｃ）に示すようにレーザー光の受光素子４９上の受光位置ｂ，ｃが上方向又は下方向に移動し、その基準位置ａから受光位置ｂ，ｃまでの距離ｍが両ジャーナル部３の相対角度αに比例する。
【００６３】
そして、受光素子４９から基準位置ａと受光位置ｂ，ｃとの間の距離ｍに応じた電気信号を読み込んで、その距離ｍとピンホール４８から受光素子４９までの光路４６の距離ｌとに基づいて、角度演算手段６４によりα＝ｔａｎ−１ｍ／ｌの演算式に従って演算を行うことによって両ジャーナル部３の相対角度αを求めることができる。
【００６４】
このようにしてクランク軸１が少なくとも１回転する間に、計時手段６３が計時する各計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・毎に、角度検出制御手段６６の制御によりその計測時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・における受光手段１８の距離ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３・・・をサンプリングして角度演算手段６４が各相対角度α０，α１，α２，α３・・・を演算し、角度記憶手段６５が計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・と相対角度α０，α１，α２，α３・・・とを対応させた検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α０」「ｔ３：α０」・・・として記憶する。
【００６５】
各スロー２のレーザー式角度検出装置１５は検出動作を同時に行い、各スロー２におけるジャーナル部３の相対角度αを同時に検出して、夫々の角度記憶手段６５に記憶する。即ち、各スロー２毎にレーザー式角度検出装置１５があるが、計測基地局１６から各レーザー式角度検出装置１５のレーザー受光手段１８に計測開始指令を同時に送信することにより、その計時手段６３が同期して同時に計時動作を開始するので、各スロー２において、その計時手段６３が指示する同じ計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・に夫々の相対角度を順次検出できる。
【００６６】
クランク軸１を１回転させて各スロー２におけるジャーナル部３の相対角度αの検出が終了すれば、次に計測基地局１６の計測処理制御手段８２から送受信手段８１を経て各レーザー受光手段１８に対して検出結果送信指令を送信する。このとき、計測処理制御手段８２では、相関記憶手段８５において各スロー２毎にそのデフレクション両の評価に必要なクランク軸１の回転角度０°、９０°、１８０°、２７０°と、それに対応する計測時刻ｔ０，ｔ９０，ｔ１８０，ｔ２７０とが決まっているので、計測処理制御手段８２ではその各計測時刻ｔ０，ｔ９０，ｔ１８０，ｔ２７０を指定して指令する。
【００６７】
そして、各レーザー受光手段１８の送受信手段６２がその検出結果送信指令を受信すると、計測処理制御手段８２の制御が角度記憶手段６５が記憶する検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α０」「ｔ３：α０」・・・の中から、指定された計測時刻ｔ０，ｔ９０，ｔ１８０，ｔ２７０の検出データを読み出し、送受信手段６２がその各検出データを「ｔ０：α０」「ｔ９０：α９０」「ｔ１８０：α１８０」「ｔ２７０：α２７０」を計測基地局１６へと送信する。なお、この検出データの送受信は、各レーザー受光手段１８毎に行う。
【００６８】
計測基地局１６では、送受信手段８１が各スロー２の検出データ「ｔ０：α０」「ｔ９０：α９０」「ｔ１８０：α１８０」「ｔ２７０：α２７０」を受信すると、計測処理制御手段８２の制御によりデフレクション演算手段８６がその各検出データ「ｔ０：α０」「ｔ９０：α９０」「ｔ１８０：α１８０」「ｔ２７０：α２７０」に基づいて、夫々のスロー２における一対のアーム部４間のジャーナル部３側の間隔を演算し、その演算結果を基にジャーナル部３のデフレクション量を各スロー２別に順次演算する。そして、その演算結果をデフレクション集積手段８７が記憶する。
【００６９】
このようにして各スロー２毎にそのレーザー角度検出装置１５から検出結果である検出データを別々に受信して、そのスロー２におけるデフレクション量を演算して、各スロー２におけるデフレクション量をデフレクション集積手段８７に集積して行く。そして、全てのスロー２のデフレクション量を集積した後、入力手段８３をモニタリング操作すれば、デフレクション集積手段８７が記憶する各スロー２のデフレクション量がモニタリング手段８８の画面に所定のモニタリング形式で表示でき、そのデフレクション量を必要に応じてモニタリングすることができる。
【００７０】
なお、検出結果送信指令を送信する場合には、各レーザー式角度検出装置１５毎に特定の識別符号を付して送信すれば、各スロー２毎にそのレーザー式角度検出装置１５を特定して指令することができる。また検出結果送信指令の送信時に、デフレクション量の評価に必要な計測時刻の検出データを計測基地局１６側で指定しても良いが、角度記憶手段６５が記憶する検出データの全てを計測基地局１６側へと送信して、計測基地局１６側で受信した後に、必要な回転角度に対応する計測時刻の検出データを抽出してそのスロー２におけるデフレクション量を演算するようにしても良い。
【００７１】
クランク軸１の各スロー２では、通常、図９（Ａ）に示すように一対のアーム部４間のジャーナル部３側が所定の間隔Ｗであれば、そのピン部５とジャーナル部３とが平行であり、デフレクションはない。しかし、デフレクションが発生する場合には、ピン部５の長さが一定であり、各ジャーナル部３とそれに固定された各アーム部４の基部側とが一定の関係にあるため、ピン部５とジャーナル部３側との間で各アーム部４が図９（Ｂ）又は（Ｃ）に示すように外側又は内側に撓むことによりデフレクションが発生し、これによってジャーナル部３相互の相対角度α、及び一対のアーム部４間のジャーナル部３側の間隔Ｗ１，Ｗ２が変化する。
【００７２】
従って、この実施形態に例示するように、レーザー式角度検出装置１５のレーザー発振手段１７とレーザー受光手段１８との内、一方のアーム部４の基部側にレーザー発振手段１７を、他方のアーム部４の基部側にレーザー受光手段１８を夫々装着し、所定の回転角度におけるジャーナル部３の相対角度αを計測すれば、それに対応して一対のアーム部４間のジャーナル部３側の間隔が判り、各スロー２におけるデフレクション量を求めることができる。
【００７３】
またレーザー式角度検出装置１５は平行な光束のレーザー光を発振するレーザー発振手段１７と、このレーザー発振手段１７からのレーザー光を受光するレーザー受光手段１８とを備え、レーザー受光手段１８はその内部に設けられたレーザー光の光路４６と、この光路４６の一端側に設けられたピンホール４８と、光路４６の他端側に設けられ且つピンホール４８からのレーザー光を受光して電気信号に変換する受光素子４９とを備えているため、ジャーナル部３の相対角度αをレーザー光を利用して非接触で容易且つ確実に検出できる。
【００７４】
レーザー式角度検出装置１５はレーザー発振手段１７とレーザー受光手段１８とを別体に備え、その一方を基準部位である一方のアーム部４に、他方を計測部位である他方のアーム部４に夫々装着手段２０，２１を介して着脱自在に装着しているため、個々のレーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８を小型化でき、その取り扱いが容易であると共に、レーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８を基準部位、計測部位に対して容易に装着できる。
【００７５】
しかも暗室４７内に光路４６を備えているため、外乱光の影響を受け難く確実に検出できる。またピンホール４８の大きさがレーザー光の光束の直径よりも小さいので、レーザー光がピンホール４８に入る範囲にレーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８を装着すれば良く、その装着が容易であると共に、各回転角度におけるジャーナル部３の相対角度αのように、検出対象の角度が変化するような場合でも、レーザー光がピンホール４８に入る範囲であれば、その角度を確実に検出できる。
【００７６】
更にピンホール４８から受光素子４９までの距離ｍと、受光素子４９の基準位置からレーザー光の受光位置までの距離ｌとに基づいて角度演算手段６４により検出角度を演算するようにしているので、受光位置から直接角度を読み取る場合等に比較して検出の演算が容易にできる。また光路４６中に、ピンホール４８からのレーザー光を受光素子４９側へと反射させる１個又は複数個の反射ミラー５０，５１を備えているため、レーザー受光手段１８を大型化することなく光路４６の距離ｌを長くでき、検出精度が向上する。
【００７７】
クランク軸１の複数個の各スロー２にレーザー発振手段１７及びレーザー受光手段１８を設け、同時に各スロー２におけるデフレクション量を計測するようにしているため、スロー２が多数ある場合でも迅速に計測できる。しかも各スロー２におけるデフレクション量を集積するデフレクション集積手段８７と、集積結果をモニタリングするモニタリング手段８８とを備えているため、各スロー２のデフレクション量を個別又は同時にモニタリングできる。
【００７８】
図１０〜図１４は本発明の第２の実施形態を例示する。レーザー式角度検出装置１５は図１０に示すようにレーザー発振手段１７とレーザー受光手段１８とを含むレーザー発振受光ユニット９０と、レーザー発振手段１７からのレーザー光を逆方向へと反射させる反射手段９１とを別体に備え、レザー発振受光ユニット９０に、レーザー発振手段１７からのレーザー光を反射手段９１側へと透過し且つ該反射手段９１からの反射レーザー光をピンホール４８側へと反射させるハーフミラー９２が設けられている。レーザー発振受光ユニット９０、反射手段９１には、その一方を基準部位に、他方を計測部位に夫々着脱自在に装着するための装着手段２１，２２が設けられている。
【００７９】
レーザー発振受光ユニット９０は、図１１〜図１３に示すように内部が暗室４７となったケース本体９３を備え、このケース本体９３の内部にレーザー発振手段１７とレーザー受光手段１８とが配置されている。ケース本体９３は、前後方向に所定の間隔を置いて配置された一対の支持枠９４，９５と、この支持枠９４，９５の上下両端を前後に連結する上枠９６及び下枠９７と、これらを覆うように上側から外嵌され且つ上枠９６及び下枠９７に着脱自在に固定された逆Ｕ字状のカバー８９とを備えている。そして、下枠９７の下側に装着手段２１が取り付けられ、また上枠９６の後端に下向きにアンテナ５３が取り付けられている。
【００８０】
レーザー発振手段１７は、ケース本体９３内の上部に前後方向に配置されたレーザー発振器２６を有し、このレーザー発振器２６はその前部側が支持体９８の取り付け部９９に角度調整機構１００を介して取り付けられ、支持体９８に固定されたハーフミラー９２を介して支持枠９４側の光路孔１０１から前方の反射手段９１へとレーザー光を発振させるようになっている。
【００８１】
支持体９８は、その後部側に設けられたレーザー発振器２６用の取り付け部９９と、この取り付け部９９の前側に設けられたハーフミラー９２用の取り付け部１０２と、この取り付け部１０２の下側に隔壁１０３を介して設けられた筒状部１０４と、筒状部１０４の下側に設けられた反射ミラー５０用の取り付け部１０５とを一体に備え、前側の支持枠９４と上枠９６との隅部に上下方向に配置され固定されている。
【００８２】
角度調整機構１００は取り付け部９９の裏面に固定された受け板１０６と、レーザー発振器２６の前部側に固定された調整リング１０７と、調整リング１０７の通孔に裏側から挿通され且つ取り付け部９９に螺合された前後方向の固定ネジ１０８と、調整リング１０７のネジ孔に螺合され且つ受け板１０６に当接する前後方向の調整ネジ１０９とを備えている。固定ネジ１０８、調整ネジ１０９はレーザー発振器２６の周方向に少なくとも３個あり、周方向に略等間隔をおいて交互に配置されている。
【００８３】
なお、この調整機構は、３個の調整ネジ１０９を裏側から個々に操作してレーザー発振器２６の上下左右の角度を調整した後、固定ネジ１０８を締め付けることによりレーザー発振器２６を取り付け部９９に固定するようになっている。
【００８４】
ハーフミラー９２はレーザー発振器２６からのレーザー光を前方に透過すると共に、反射手段９１からの反射レーザー光を下側へと反射するように、レーザー発振器２６の光軸に対して略４５°の傾斜角度で取り付け部１０２に装着されている。なお、ハーフミラー９２の上側の上枠９６側には、ハーフミラー９２で上側に反射するレーザー光を受けるようにレーザー光吸収体１１０が装着されている。
【００８５】
光路孔１０１は前側の支持枠９４に装着された口部材１１１に形成され、その大きさはレーザー光の光束の直径と同程度か又は若干大きくなっている。口部材１１１には、レーザー光の透過性を有する透明、その他の受光板５９が光路孔１０１を塞ぐように前面に装着されている。
【００８６】
下側にはハーフミラー９２で反射するレーザー光の光軸上にピンホール４８が設けられ、ハーフミラー９２で反射したレーザー光は、このピンホール４８から暗室４７内の光路４６中の反射ミラー５０を経て受光素子４９に入るようになっている。反射ミラー５０は取り付け部１０５にハーフミラー９２と略平行に略４５°の傾斜角度で固定され、ピンホール４８からのレーザー光を後方へと反射させるようになっている。受光素子４９は基板６０に装着され、暗室４７内で後側の支持枠９５に取り付けられている。
【００８７】
なお、ケース本体９３内には、レーザー発振器２６の一側に上枠９６と下枠９７とに跨がって制御基板５２が上下方向に配置され、またこの制御基板５２と反対側でカバー９８に電源収納部１１２が設けられている。
【００８８】
反射手段９１は、図１４、図１５に示すように装着手段２２の前部から起立する支持枠１１５と、この支持枠１１５の上部側に角度調整機構１１６、ミラー支持板１１７を介して角度調整可能に装着された反射ミラー１１８とを備えている。反射ミラー１１８は円板状であって、ミラー支持板１１７に装着されている。
【００８９】
角度調整機構１１６は支持枠１１５とミラー支持板１１７との間に介在されており、中央のネジ１１９により支持枠１１５に固定された球面体１２０と、この球面体１２０の外周に任意の方向に回動自在に套嵌された回動体１２１と、この回動体１２１をミラー支持板１１７の裏側に固定する押さえ体１２２と、支持枠１１５に前後方向に出退自在に螺合され且つ押さえ体１２２の外周部側に反射ミラー１１８と反対側から当接する調整ネジ１２３と、支持枠１１５の凹部内に嵌合され且つ圧縮バネ１２４のバネ圧により押さえ体１２２の外周部側を反射ミラー１１８と反対側から押圧するボール等の押圧体１２５とを備えている。
【００９０】
調整ネジ１２３、押圧体１２５は周方向に複数個あり、調整ネジ１２３同士、押圧体１２５同士が周方向に隣接するように、互いに反対側に対応して配置されている。従って、この角度調整機構１１６は、つまみ１２６を操作して調整ネジ１２３を出退させることにより、反射ミラー１１８の角度を球面体１２０廻りに任意の角度に調整可能である。
【００９１】
なお、ミラー支持板１１７には、反射ミラー１１８を覆うミラーカバー１２７が着脱自在に装着されている。ミラーカバー１２７は光透過性を有するものでも良い。各装着手段２１，２２は第１の実施形態と同様である。また制御基板５２には、第１の実施形態と同様に送受信手段６２、計時手段６３、角度演算手段６４、角度記憶手段６５及び角度検出制御手段６６等の各種の電子部品が装着されている。その他の構成も第１の実施形態と同じである。
【００９２】
クランク軸１の各スロー２のデフレクション量を計測する場合には、レーザー式角度検出装置１５のレーザー発振受光ユニット９０と反射手段９１との内、その一方を一方のアーム部４の基部側に、他方を他方のアーム部４の基部側に夫々装着する。そして、レーザー発振手段１７のレーザー発振器２６からのレーザー光をハーフミラー９２を透過して反射手段９１側へと照射し、この反射手段９１の反射ミラー１１８でそのレーザー光を逆方向に反射する。
【００９３】
すると反射レーザー光はハーフミラー９２で反射して下方のピンホール４８側へと屈折し、ピンホール４８から暗室４７内の反射ミラー５０を経て受光素子４９に照射する。そして、ジャーナル部３に相対角度があれば、受光素子４９上のレーザー光の受光位置がその角度に応じて上下に変化するため、第１の実施形態の場合と同様にその相対角度を検出でき、また各スロー２毎にそのデフレクション量を計測することができる。
【００９４】
図１６〜図１９は本発明の第３の実施形態を例示する。各ピン部５に連接棒１３０が連接されたクランク軸１を対象とする場合には、図１６、図１７に示すように平行な光束のレーザー光を一方のジャーナル部３の軸心と略平行に連接棒１３０側へと発振するレーザー発振手段１７と、このレーザー発振手段１７からのレーザー光をピンホール４８を経て受光素子４９により受光して一対のジャーナル部３の相対角度を検出するレーザー受光手段１８とを各アーム部４のジャーナル部３側に装着しておき、クランク軸１を所定方向に一定速度で回転させながらそのデフレクション量を計測するに際し、連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点を基準に、所定時間間隔ｔ毎にレーザー受光手段１８により相対角度を検出する。
【００９５】
レーザー受光手段１８の制御基板５２には、図１８に示すように計時手段６３、角度検出制御手段６６、送信手段６２、角度演算手段６４、角度記憶手段６５等が設けられ、また計測基地局１６には送受信手段８１、計測処理制御手段８２、入力手段８３、割り付け手段１３１、デフレクション演算手段８６、デフレクション集積手段８７、モニタリング手段８８等が設けられている。
【００９６】
角度検出制御手段６６は、計測基地局１６から計測開始指令があったときに各部の動作を制御する機能、計測基地局１６から検出結果送信指令があったときに角度記憶手段６５の検出データを読み出して送受信手段６２に送信させる機能等の他に、計測開始指令後に受光素子４９の受光出力の変化により連接棒１３０によるレーザー光の遮光の有無を判定して、連接棒１３０が受光素子４９に入射するレーザー光を遮光した遮光時点で計時手段６３の計時時刻を初期状態にリセットして計時動作を開始させる機能を有する。
【００９７】
計時手段６３は連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点を契機に角度検出制御手段６６の制御により初期状態にリセットされ、例えばクランク軸１が時間ｔ０〜ｔ６０で１回転するとした場合、図１９に示すようにジャーナル部３相互の角度を検出すべき所定の時間間隔ｔで計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０を計時して、その計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０を順次支持する。
【００９８】
角度演算手段６４は、計時手段６３が所定の時間間隔ｔで計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０（時間ｔ０〜ｔ６０で１回転する場合）を指示する毎に、角度検出制御手段６６の制御により、受光素子４９の基準位置からレーザー光の受光位置までの距離ｍに応じた距離信号ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３・・・ｍ６０をサンプリングして、その距離ｍとピンホール４８から受光素子４９までの距離ｌとに基づいて、各計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０毎の検出角度であるジャーナル部３の相対角度α０，α１，α２，α３・・・α６０を所定の演算プログラム（α＝ｔａｎ−１ｍ／ｌ）により演算し、また連接棒１３０によるレーザー光の遮光中は計測不能として処理する。
【００９９】
角度記憶手段６５は計時手段６３の計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０毎の、角度演算手段６４の演算結果である検出角度α０，α１，α２，α３・・・α６０を記憶するためのもので、各計測時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０と各検出角度α０，α１，α２，α３・・・α６０とを対応させた角度検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α２」「ｔ３：α３」・・・「ｔ６０：α６０」として記憶し、また連接棒１３０によるレーザー光の遮光中は計測不能として記憶する。
【０１００】
計測基地局１６の入力手段８３は、計測対象となるクランク軸１の条件、計測開始指令、計測結果送信指令、モニタリング指令等の他、ディーゼル機関の設計図面等に基づいて、クランク軸１の１回転中における、連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点の遮光角度を計算して、その設計値を入力するようになっている。
【０１０１】
割り付け手段１３１は、検出結果送信指令に基づいてレーザー受光手段１８側から送信される検出データと、入力手段８３で入力された遮光角度とに基づいて、連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点ｔ０から次の遮光時点ｔ０（＝ｔ６０）までのスロー２の１回転に要する時間ｔ０〜ｔ６０を求め、例えば遮光角度が２０°の場合には計測時刻ｔ０を回転角度Θ２０として、各計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０に対するスロー２の回転角度Θ２０，Θ２６，Θ３２，Θ３８・・・Θ２０の割り付けを行うためのものである。
【０１０２】
デフレクション演算手段８６は検出結果送信指令に基づいてレーザー受光手段１８側から送信される検出データと、割り付け手段１３１で割り付けられた回転角度Θ２０，Θ２６，Θ３２，Θ３８・・・Θ２０とに基づいて、スロー２の各回転角度各Θ２０，Θ２６，Θ３２，Θ３８・・・Θ２０での一対のアーム部４間のジャーナル部３側の距離を算出し、このアーム部４間の距離からそのスロー２におけるデフレクション量を演算すると共に、計測不能な遮光区間の前後の検出データの変化傾向に基づいてその間のデフレクション量を補間する。
【０１０３】
なお、レーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８、計測基地局１６等の他の構成は、第１の実施形態と略同じである。
【０１０４】
この場合にはクランク軸１を一定速度で回転させた後、計測基地局１６から各スロー２のレーザー式角度検出装置１５に対して計測開始指令を無線送信すると、そのレーザー式角度検出装置１５のレーザー受光手段１８の送受信手段６２が計測開始指令を受信して、角度検出制御手段６６が連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点で計時手段６３を初期状態にリセットして、この計時手段６３が計時動作を開始して計時時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０を指示する。
【０１０５】
計時手段６３が所定の時間間隔ｔで計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０を指示する毎に、角度演算手段６４がレーザー受光手段１８からその時点の受光位置に応じた距離ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３・・・ｍ６０を順次サンプリングして、各計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０におけるジャーナル部３相互の相対角度α０，α１，α２，α３・・・α６０を演算し、角度記憶手段６５が計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０と相対角度α０，α１，α２，α３・・・α６０とを対応させた検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α０」「ｔ３：α０」・・・「ｔ６０：α６０」として記憶する。
【０１０６】
この場合、連接棒１３０による遮光時点の遮光角度２０°から、連接棒１３０が通過して遮光状態が解除されるまでの遮光範囲Ｘ内の計測時刻α０，α１，α６０では、受光素子４９がレーザー光を受光しないので、その計測時刻α０，α１，α６０に対応する角度α０，α１，α６０は計測不能として処理する。
【０１０７】
各スロー２におけるジャーナル部３の相対角度の検出が終了すれば、次に計測基地局１６の計測処理制御手段８２から送受信手段６２を経て各レーザー受光手段１８に対して検出結果送信指令を送信し、各スロー２別に送信される検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α０」「ｔ３：α０」・・・「ｔ６０：α６０」を計測基地局１６側で受信して記憶する。
【０１０８】
そして、計測基地局１６側では入力手段８３により入力された遮光角度２０°を考慮して、デフレクション演算処理を開始する。例えば、遮光角度２０°の場合には、割り付け手段１３１が検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α０」「ｔ３：α０」・・・「ｔ６０：α６０」と遮光角度２０°とに基づいて、連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点から次の遮光時点までのスロー２の１回転に要する時間ｔ０〜ｔ６０を求め、その各計測時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔ６０と回転角度Θ２０，Θ２６，Θ３２，Θ３８・・・Θ２０との割り付けを行う。この場合、スロー２が時間ｔ０〜ｔ６０（＝６０秒）で１回転したと仮定すると、各計測時刻毎の回転角度は６度になるので、遮光開始時点の回転角度が２０°であるとすれば、２０°から６°づつ加算すれば良い。
【０１０９】
次にデフレクション演算手段８６が各検出データ「ｔ０：α０」「ｔ１：α１」「ｔ２：α０」「ｔ３：α０」・・・「ｔ６０：α６０」と、割り付け手段１３１で割り付けられた回転角度Θ２０，Θ２６，Θ３２，Θ３８・・・Θ２０とに基づいて、スロー２の各回転角度Θ２０，Θ２６，Θ３２，Θ３８・・・Θ２０での一対のアーム部４間のジャーナル部３側の距離を算出し、このアーム部４間の距離からそのスロー２におけるデフレクション量を演算する。
【０１１０】
デフレクション量は一般的に急峻な変動がなく、しかも連接棒１３０が遮光する遮光範囲Ｘは１回転の内の僅かであるため、連接棒１３０による遮光範囲Ｘについては、その前後の検出データの変化傾向に基づいてその間のデフレクション量を補間する。
【０１１１】
計測基地局１６では、各スロー２毎にそのデフレクション量の演算処理を行い、特定のスロー２の演算処理が終わる毎にそのデフレクション量をデフレクション集積手段８７により集積して記憶し、必要に応じてモニタリング手段８８によりモニタリングする。
【０１１２】
この実施形態の場合には、各レーザー式角度検出装置１５での角度の検出中は、基地局１６との間での通信が不要であるため、クランク軸１が遮蔽されたケーシング内にあり、無線通信が困難な場合でも、各スロー２のジャーナル部３の相対角度を検出することができる。またクランク軸１の回転角度を検出する回転角度検出手段１３が不要であり、構成を簡素化できる。
【０１１３】
図２０は本発明の第４の実施形態を例示する。この実施形態では、クランク軸１の複数個のスロー２に、その各ジャーナル部３の相対角度を検出するレーザー式角度検出装置１５が装着されている。
【０１１４】
スロー２には、その一対のアーム部４のジャーナル部３側に、相対向する側に開口する装着凹部１３５，１３６が設けられ、その一方の装着凹部１３５内にレーザー発振手段１７が、他方の装着凹部１３６内にレーザー受光手段１８が夫々着脱自在に固定されている。レーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８はその光軸が略一致している。各装着凹部１３５，１３６は、その開口側に着脱自在に装着れた密閉蓋１３７，１３８により密封されており、ジャーナル部３の相対角度を検出する際には密閉蓋１３７，１３８を取り外して行う。
【０１１５】
この場合には、クランク軸１側にレーザー式角度検出装置１５があるので、デフレクション量の計測に際して、クランク軸１側にレーザー式角度検出装置１５を装着する煩わしさがなく、容易に計測作業を開始できる。また密閉室内にレーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８を配置しているため、レーザー光を利用して計測するにも拘わらず、ケーシング内の潤滑油等によって計測不能になることもない。
【０１１６】
なお、レーザー式角度検出装置１５には、第１の実施形態に例示のレーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８が適当であるが、第２の実施形態に例示のものを使用しても良いし、その他の構造、形式のものを使用しても良い。またレーザー式角度検出装置１５はアーム部４のピン部５と反対側の外周面に装着する等、他の位置に他の構造で装着ても良い。
【０１１７】
以上、本発明の各実施形態について詳述したが、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、レーザー式角度検出装置１５をジャーナル部３の角度検出用に利用しているが、基準部位と計測部位との相対角度の検出であれば、他の目的に使用することもできる。また受光素子４９に上下、左右等に広がりのあるものを使用することも可能であり、その場合には一方向の角度の他、２方向の角度を検出することも可能である。
【０１１８】
レーザー発振手段１７、レーザー受光手段１８等を基準部位、計測部位に装着する装着手段は、磁石式がその着脱に便利であるが、クランプ式、ネジ式、その他の装着形式のものを使用しても良い。レーザー受光手段１８側は暗室４７内に反射ミラー、受光素子４９等を配置することが望ましいが、外乱光等の影響を受け難い箇所で使用する場合には、必ずしも暗室４７内に反射ミラー、受光素子４９等を配置する必要もない。
【０１１９】
更にクランク軸１のスロー２のデフレクション量の計測に際して使用するレーザー式角度検出装置１５はレーザー式であれば、各実施形態に例示する以外のものを使用しても良い。また複数個のスロー２のデフレクションを計測する場合には、各スロー２の角度を同時に検出しても良いし、個別に順次検出しても良い。
【０１２０】
実施形態では各スロー２のレーザー式角度検出装置１５と計測基地局１６とを電波による無線通信で接続しているが、電波以外の通信方式を採用しても良い。またケーシング内の内外のレーザー式角度検出装置１５と計測基地局１６との間で電波により無線通信を行う場合には、その中間に中継基地を設けても良い。
【０１２１】
第３の実施形態では、連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点を基準に、所定時間間隔ｔ毎に前記レーザー受光手段１８により前記相対角度を検出するようにしているが、連接棒１３０によるレーザー光の遮光解除時点を基準にしても良い。また所定時間毎にレーザー受光手段１８により相対角度を検出する他、所定回転角度毎に角度を検出するようにしても良い。その場合、クランク軸１の回転角度を検出する角度検出手段と併用して、所定角度毎のデフレクション量を求めても良い。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明に係るレーザー式角度検出装置では、平行な光束のレーザー光を発振するレーザー発振手段１７と、該レーザー発振手段１７からのレーザー光を受光するレーザー受光手段１８とを備え、レーザー受光手段１８はその内部に設けられたレーザー光の光路４６と、該光路４６の一端側に設けられたピンホール４８と、光路４６の他端側に設けられ且つピンホール４８からのレーザー光を受光して電気信号に変換する受光素子４９とを備えているので、レーザー光を使用して遠隔点の対象物とのなす角度を非接触で容易且つ確実に検出できる。
【０１２３】
また本発明に係るクランク軸のデフレクション計測装置では、クランク軸１の所定回転角度毎にそのデフレクション量を計測するようにしたクランク軸のデフレクション計測装置において、一対のアーム部４のジャーナル部３側に装着され且つ平行な光束のレーザー光を一方のジャーナル部３の軸心と略平行に発振するレーザー発振手段１７と、アーム部４のジャーナル部３側に装着され且つレーザー発振手段１７からのレーザー光をピンホール４８を経て受光素子４９により受光して両ジャーナル部３の相対角度を検出するレーザー受光手段１８と、所定回転角度毎にレーザー受光手段１８により検出された相対角度に基づいてデフレクション量を演算するデフレクション演算手段８６とを備えているので、レーザー光を使用してクランク軸１のデフレクションを容易且つ迅速に計測できる。
【０１２４】
本発明に係るクランク軸のデフレクション計測方法では、平行な光束のレーザー光を一方のジャーナル部３の軸心と略平行に連接棒１３０側へと発振するレーザー発振手段１７と、該レーザー発振手段１７からのレーザー光をピンホール４８を経て受光素子４９により受光して一対のジャーナル部３の相対角度を検出するレーザー受光手段１８とをアーム部４のジャーナル部３側に装着しておき、クランク軸１を回転させながらそのデフレクション量を計測するに際し、連接棒１３０によるレーザー光の遮光時点、又は連接棒１３０によるレーザー光の遮光解除時点を基準に、所定時間間隔又は所定回転角度毎にレーザー受光手段１８により相対角度を検出するので、レーザー光を使用してクランク軸１のデフレクションを容易且つ迅速に計測できる。
【０１２５】
また本発明に係るクランク軸１は、複数個のスロー２にレーザー式角度検出装置１５を夫々備えているので、必要な場合に容易に角度を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すデフレクション計測装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示すレーザー発振手段の側面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示すレーザー発振手段の平面断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示すレーザー発振手段の正面断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示すレーザー受光手段の側面断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示すレーザー受光手段の正面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示す角度検出の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態を示すデフレクションの説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示すレーザー式角度検出装置の構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示すレーザー発振受光ユニットの側面断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態を示すレーザー発振受光ユニットの平面断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示すレーザー発振受光ユニットの正面断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態を示す反射手段の側面断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態を示す反射手段の正面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態を示すスロー部分の正面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態を示すスロー部分の断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態を示す遮光説明図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態を示すスロー部分の一部破断図である。
【符合の説明】
１　クランク軸
２　スロー
３　ジャーナル部
４　アーム部
１４　デフレクション計測装置
１５　レーザー式角度検出装置
１６　計測基地局
１７　レーザー発振手段
１８　レーザー受光手段
２１，２２　装着手段
４６　光路
４７　暗室
４８　ピンホール
４９　受光素子
５０，５１　反射ミラー
６４　角度演算手段
８６　デフレクション演算手段
８７　デフレクション集積手段
８８　モニタリング手段
９０　レーザー発振受光ユニット
９１　反射手段
９２　ハーフミラー
１３０　連接棒
【図１】
2004061300.tif 000003
【図２】
2004061300.tif 000004
【図３】
2004061300.tif 000005
【図４】
2004061300.tif 000006
【図５】
2004061300.tif 000007
【図６】
2004061300.tif 000008
【図７】
2004061300.tif 000009
【図８】
2004061300.tif 000010
【図９】
2004061300.tif 000011
【図１０】
2004061300.tif 000012
【図１１】
2004061300.tif 000013
【図１２】
2004061300.tif 000014
【図１３】
2004061300.tif 000015
【図１４】
2004061300.tif 000016
【図１５】
2004061300.tif 000017
【図１６】
2004061300.tif 000018
【図１７】
2004061300.tif 000019
【図１８】
2004061300.tif 000020
【図１９】
2004061300.tif 000021
【図２０】
2004061300.tif 000022