(57)【要約】【課題】測定すべき非対称ロータが複数種類ある場合に、釣合い試験機の調整に時間を要していた。【解決手段】１つのマスタロータの不釣合いを測定した結果、その測定結果の変化量が、複数の種類の非対称ロータの測定結果にも同様に現れるものとの前提に立ち、予め測定されて記憶されている複数の種類の非対称ロータの基準値を補正する。【効果】かかる補正により、１つのマスタロータの不釣合い測定結果によって、複数の種類の非対称ロータについての基準値を補正できる。よって釣合い試験機の調整に要する時間が短時間でよい。また、１つのマスタロータを準備すればよく、その保管等も容易である。【選択図】　　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線に対して重量分布が対称でない非対称ロータの不釣合いを測定する釣合い試験機のための調整方法であって、
不釣合いを測定する非対称ロータは複数種類あり、
前記釣合い試験機には、所定の非対称ロータの重量分布に起因する固有の不釣合いにより生じる振動を打ち消すために、回転駆動系に前記振動を打ち消すための補償錘が備えられており、
不釣合いを測定すべき前記複数種類の非対称ロータについて、それぞれ、その不釣合い分布が正しい状態の時に前記釣合い試験機から出力される測定結果が基準値として予め測定されて記憶されており、
不釣合い分布が所定の状態に調整された１つの補正用マスタロータを準備し、所定の測定時期が来るごとに、前記補正用マスタロータを前記釣合い試験機で測定して、その測定結果を記憶し、
前回の測定結果および今回の測定結果から得られた補正用マスタロータの測定結果の変化量を、各非対称ロータの基準値に加算することによって、不釣合いを測定すべき前記複数種類の非対称ロータの基準値を、それぞれ、補正することを特徴とする、釣合い試験機の調整方法。
【請求項２】
前記補正用マスタロータは、不釣合いを測定すべき前記複数種類の非対称ロータのいずれかにより作られていることを特徴とする、請求項１記載の釣合い試験機の調整方法。
【請求項３】
前記補正用マスタロータにおける不釣合い分布が所定の状態とは、不釣合い分布が正しい状態であることを特徴とする、請求項１または２記載の釣合い試験機の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非対称クランクシャフトのような回転軸線に対して重量分布が対称でない非対称ロータの不釣合いを測定するための釣合い試験機に関し、特に、釣合い試験機の測定性能または測定動作の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の主要部品であるクランクシャフトの中には、いわゆる非対称クランクシャフトがある。非対称クランクシャフトは、たとえば３気筒やＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトに代表され、重量分布が回転軸線に対して対称に分布しておらず、回転軸線に対して重量分布が非対称になっている。かかる非対称クランクシャフトは、それ単体では非対称な重量分布に起因する固有の不釣合いがあり、回転時には動不釣合いによるモーメント（フリーモーメントという）を有している。かかる非対称クランクシャフトの回転不釣合いを計測する場合には、フリーモーメントに起因して大きな振動が生じるから、フリーモーメントの処理に様々な工夫が必要である。
【０００３】
より具体的に説明すると、非対称クランクシャフトは、クランクシャフト単体で回転不釣合いを釣合わせればよいわけではなく、クランクシャフトに対してピストンやコネクティングロッドが取り付けられた状態で回転不釣合いが釣合わされる必要がある。このため、従来より、クランクシャフトの各クランクピンに、そのクランクピンに取り付けられるコネクティングロッドやピストンの重量と等しいダミー錘を取り付けて、フリーモーメントを補償した上で、回転不釣合いを計測する方法があった。
【０００４】
しかしながら、この方法は、ダミー錘の取り付けおよび取り外しを手動で行うことが多く、自動化が困難であった。また、仮に、ダミー錘の自動取り付けおよび取り外しを実現する装置を作製しようとすると、非常に複雑で、全体として高コストの装置となってしまうという欠点があった。また、ダミー錘の取り付けおよび取り外しに時間を要し、１本のクランクシャフトの回転不釣合いの計測時間、いわゆるサイクルタイムが長いという欠点もあった。
【０００５】
そこで、釣合い試験機の回転駆動系に非対称クランクシャフトのフリーモーメントを打ち消すための補償錘を取り付けた釣合い試験機が提案されている（たとえば特開平７−１６７２１９号公報、特開平７−３０６１１２号公報）。
かかる釣合い試験機では、不釣合いを測定する非対称クランクシャフトと、補償錘とを同期回転させることで、非対称クランクシャフトのフリーモーメントと補償錘の回転モーメントとが相殺され、振動台にフリーモーメントに起因する振動が現れないという構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
回転駆動系に補償錘を備えた従来技術では、不釣合いを測定する非対称ロータの種類が複数種類ある場合に、その段取り替えが困難であるという課題があった。
また、釣合い試験機の使用中に、駆動系の質量分布に変化（たとえば、切削油に含まれている切屑等が回転駆動系に付着して乾燥し、質量が変わる等）が生じることがあった。かかる駆動系の質量分布の変化を補正するためには、不釣合いを測定する非対称ロータの種類毎にそれぞれ準備された、不釣合いが正しい状態に調整された複数の非対称ロータ（マスタロータ）を、定期的に釣合い試験機にセットしてその不釣合いを測定する。測定結果が正常であれば零になる筈であるが、上記質量分布に変化が生じていれば、それに応じて測定結果にも変化が生じる。そこでこの測定結果により得られた変化分を、電気的に補償することが行われていた。
【０００７】
このため、不釣合いを測定すべき複数種類の非対称ロータそれぞれについて、マスタロータを準備し、これら準備した複数のマスタロータを用いて定期的に釣合い試験機の調整を行わなければならず、その調整に長時間を要するという課題があった。また、これら複数のマスタロータの保管に困るという課題があった。この発明の主たる目的は、上記の背景の基になされたもので、釣合い試験機の調整が、簡単にかつ単時間で行える方法を提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、測定すべき非対称ロータが複数種類ある場合において、１つの補正用マスタロータを準備することにより、測定すべき複数の種類の非対称ロータに対して釣合い試験機の調整を行えるようにした調整方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、回転軸線に対して重量分布が対称でない非対称ロータの不釣合いを測定する釣合い試験機のための調整方法であって、不釣合いを測定する非対称ロータは複数種類あり、前記釣合い試験機には、所定の非対称ロータの重量分布に起因する固有の不釣合いにより生じる振動を打ち消すために、回転駆動系に前記振動を打ち消すための補償錘が備えられており、不釣合いを測定すべき前記複数種類の非対称ロータについて、それぞれ、その不釣合い分布が正しい状態の時に前記釣合い試験機から出力される測定結果が基準値として予め測定されて記憶されており、不釣合い分布が所定の状態に調整された１つの補正用マスタロータを準備し、所定の測定時期が来るごとに、前記補正用マスタロータを前記釣合い試験機で測定して、その測定結果を記憶し、前回の測定結果および今回の測定結果から得られた補正用マスタロータの測定結果の変化量を、各非対称ロータの基準値に加算することによって、不釣合いを測定すべき前記複数種類の非対称ロータの基準値を、それぞれ、補正することを特徴とする、釣合い試験機の調整方法である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記補正用マスタロータは、不釣合いを測定すべき前記複数種類の非対称ロータのいずれかにより作られていることを特徴とする、請求項１記載の釣合い試験機の調整方法である。
請求項３記載の発明は、前記補正用マスタロータにおける不釣合い分布が所定の状態とは、不釣合い分布が正しい状態であることを特徴とする、請求項１または２記載の釣合い試験機の調整方法である。
【００１１】
請求項１の発明によれば、１つの補正用マスタロータを準備し、所定の測定時期が来る毎（たとえば予め定める本数の非対称ロータの不釣合い測定がなされる毎、予め定める測定時間が経過する毎、または装置から異常信号等が出力される毎等）に、補正用マスタロータを釣合い試験機にセットしてその不釣合いを測定し、測定結果を記憶する。釣合い試験機の調整が正常な場合は、補正用マスタロータの測定により得られた測定結果は所定の値となる。しかし、釣合い試験機の回転駆動系に、たとえば切削屑等が付着して固まった等による質量分布の変化が生じていた場合には、測定結果は、所定の値から変化している。
【００１２】
この変化は、補正用マスタロータの不釣合いを測定した時の結果であるが、不釣合いを測定すべき複数の種類の非対称ロータの、不釣合い分布が正しい状態に調整されたものを測定した場合にも、それぞれ、同様に変化すると推測できる。そこでこの発明では、１つの補正用マスタロータの不釣合いを測定した結果、その測定結果の変化量が、複数の種類の非対称ロータの測定結果にもそれぞれ同様に現れるものとの前提に立ち、予め測定されて記憶されている複数の種類の非対称ロータの基準値をそれぞれ補正することを特徴とするものである。
【００１３】
かかる補正により、１つの補正用マスタロータの不釣合い測定結果によって、測定すべき複数の種類の非対称ロータについての基準値をそれぞれ補正できるので、釣合い試験機の調整に要する時間が単時間でよく、しかも１つの補正用マスタロータを準備すればよいので、その保管等も容易である。
準備する１つの補正用マスタロータは、請求項２のように、不釣合いを測定すべき非対称ロータのいずれかにより作るのが、実用上便利である。
【００１４】
また、準備する１つの補正用マスタロータは、請求項３のように、釣合い分布が正しい状態になるように設定されているのが、基準値の補正処理上で望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る調整方法が適用可能な釣合い試験機の振動ブリッジの構成図であり、電気的なブロック図部分を除いて、特開平７−１６７２１９号公報に記載されているものと同じ構成である。
【００１６】
振動ブリッジ１０はばね２０によって振動可能に保持されている。振動ブリッジ１０の左上には軸受ヘッド１が植立されており、軸受ヘッド１によって、水平に右側へ突出する突起軸２が支持されている。突起軸２の周囲には駆動枠３がボールベアリング１２によって回転可能に取り付けられている。駆動枠３は回転駆動部１１により回転される。突起軸２の下方先端からは張り出し部１３が突出しており、その先端に回転ローラ１４が備えられている。
【００１７】
振動ブリッジ１０の右上には固定脚１７を介して架台支柱１６が立設されている。架台支柱１６の上端には軸受ローラ９が備えられている。
不釣合い測定がされる非対称ロータ、たとえばクランクシャフト１５は、回転ローラ１４と軸受ローラ９とによりその両端が回転可能に保持される。保持状態で、クランクシャフト１５の回転軸線８は駆動枠３の回転軸線と一直線になるように設定されている。
【００１８】
駆動枠３の先端からは連携レバー６が延び出しており、連携レバー６の先端クランプがクランクシャフト１５の１つのクランクピン７と係合している。このため、駆動枠３が回転されると、連携レバー６によりクランクピン７が回転されて、クランクシャフト１５が駆動枠３と同期回転される仕組みである。
駆動枠３には固定錘５，５′および転向錘４，４′が備えられている。これら固定錘５，５′および転向錘４，４′が、補償錘である。
【００１９】
クランクシャフト１５は、回転軸線８に対して重量分布が対称でない非対称ロータである。それゆえクランクシャフト１５を回転させると、その重量分布に起因する動不釣合いによるフリーモーメントにより、振動を生じる。補償錘としての固定錘５，５′および転向錘４，４′は、この振動を打ち消す。
かかる釣合い試験機によって、複数種類の非対称ロータの不釣合いを測定するには、釣合い試験機に対して次のような調整を行い、使用しなければならない。
【００２０】
（１）第１の種類のクランクシャフト（非対称ロータ）に規定質量のダミー錘（ダミー錘とは、そのクランクピンに実装されるコネクティングロッド、ピストン等の質量・モーメントをクランクピンの質量として換算した錘であり、クランクピンに装着するためのもの）を取り付けて不釣合い測定をし、その不釣合いが零となるように修正されたマスタロータ１を準備する。
【００２１】
（２）マスタロータ１を釣合い試験機にセットして、マスタ補正をする。マスタ補正とは、マスタロータ１の測定結果が零となるように、釣合い試験機の補償錘（具体的には固定錘５，５′ではなく、転向錘４，４′）を調整することである。また、機械的な調整で、マスタロータ１の測定値が零にならない場合は、その測定値を基準値として記憶し、その基準値に基づいて、釣合い測定結果を補正できるようにすることである。
【００２２】
（３）第２の種類のクランクシャフト（非対称ロータ）についても、第１の種類のクランクシャフトと同様、マスタロータ２を準備し、そのマスタロータ２によってマスタ補正を実施する。
第３の種類のクランクシャフト（非対称ロータ）についても、同様に、マスタロータ３を準備し、そのマスタロータ３を用いてマスタ補正を実施する。
【００２３】
同様の処理を、測定すべき複数の種類のクランクシャフト（非対称ロータ）のすべてについて行う。
（４）測定すべき種類のクランクシャフトをセットし、不釣合いを測定する。
（５）不釣合い測定値に従って、そのクランクシャフトの不釣合い修正をする。この場合、不釣合い測定値は、基準値に基づいて電気的に補正された値を用いる。
【００２４】
（６）定期的に、または不具合が生じた場合は、マスタ補正を行った複数の種類のマスタロータ１，２，３，…を順次釣合い試験機にセットして、回転系全体の不釣合いを確認する。そして補償錘（具体的には転向錘４，４′）の調整および／または基準値の修正を行う。
このように、複数の種類の非対称ロータの不釣合いを測定するには、複数の種類の非対称ロータのマスタロータを用いて、釣合い試験機を調整しなければならず、その調整に時間と手間を要するという欠点があった。
【００２５】
この発明では、図２に示すフローチャートに従い、１つの補正用マスタロータを用いて簡単にかつ短時間での釣合い試験機の調整を行えるようにしたものである。
図１の釣合い試験機において、不釣合いの測定結果は、振動検出器２１およ　び基準信号発生器３から制御部２３へ与えられる。
【００２６】
図２は、図１の制御部２３の行う制御動作を表わすフローチャートである。
制御部２３では、初期設定処理として、測定すべき全種類（全機種）の非対称ロータに対するマスタ合わせを行うと共に、補正用マスタロータの測定および測定値（Ａ）の格納をする（ステップＳ０）。
具体的には、上記（１）〜（３）で説明をしたように、不釣合いを測定する複数の種類のクランクシャフトのマスタロータ１、２、３、…を準備し、それを用いて、初期基準値を測定して、メモリ２４に格納する。初期基準値は、種類毎に、ロータ１、ロータ２、ロータ３、…と記憶される。また補正用マスタロータの測定値（Ａ）も、メモリ２４に記憶される。
【００２７】
初期設定完了後、釣合い試験機が自動運転され、各種類毎のクランクシャフトの不釣合い測定と、不釣合い修正加工がたとえば所定時間行われると（ステップＳ１，Ｓ２）、補正モードになる。補正モードでは、補正用マスタロータが測定され、その値（Ｂ）が記憶される（ステップＳ３）。
次に、初期設定（ステップＳ０）により記憶された補正用マスタロータの測定値（Ａ）と、ステップＳ３で測定された補正用マスタロータの測定値（Ｂ）とが比較されて、同一であれば、またはその差が所定の許容範囲内であれば、ステップＳ１からの不釣合い測定・修正動作が繰返される（ステップＳ４でＹＥＳ）。
【００２８】
しかし、初期測定値（Ａ）とステップＳ３で測定した測定値（Ｂ）とが異なる場合、または所定の許容範囲以上に異なる場合には、その差（Ｂ−Ａ）を求めて補正値差とし（ステップＳ５）、メモリ２４に記憶されている複数の種類のロータの初期基準値（ロータ１，ロータ２，ロータ３，…）に、それぞれ、補正値差を加算したものを、新基準値としてメモリ２４の更新値エリアに記憶する（ステップＳ６）。
【００２９】
そして以降の不釣合い測定では、その更新された新基準値を用いて不釣合い修正を行う。
なお、ステップＳ３で得た補正用マスタロータの測定値（Ｂ）は、（Ａ）の上に（Ａ）′として上書き記憶する（ステップＳ７）。
以上の結果、基準値を用いて各種類の非対称ロータの不釣合い修正が行われる。
【００３０】
基準値を用いる理由は、次の通りである。各種類のマスタロータ１、２、３…の不釣合い測定をした場合に、得られる測定結果は、必ずしも零ではない。なぜなら、補償錘５，５′，４，４′を或る種類のクランクシャフトのフリーモーメントによる振動を打ち消すように設定した場合、クランクシャフトの種類が変わると、補償錘５，５′，４，４′による振動相殺効果は完全には達成されない。従って測定結果には一定の不釣合い量と角度とが現れる。この値は、補償錘を用いたことによりかなり小さな値となっている。たとえば６気筒のクランクシャフトの不釣合いモーメントが７，０００ｇｒ・ｃｍとし、それに対して、不釣合い許容値は１０ｇｒ・ｃｍであったとすれば、補償錘により、たとえば残った不釣合いは３００ｇｒ・ｃｍ程度に軽減されている。よってこの残った不釣合いを、基準値を用いて電気的に補償し、修正量を求める。
【００３１】
基準値は、測定するロータ種類毎に記憶されており、それらが１つの補正用マスタロータを用いることにより更新される。よって、釣合い試験機における補償錘５，５′，４，４′の調整をすることなく、複数種類の非対称ロータの不釣合い測定のために、１つの補正用マスタロータを用いて釣合い試験機の調整が可能となっている。
【００３２】
補正用マスタロータは、不釣合いを測定すべき非対称ロータのいずれかの種類のロータで作ることが望ましく、その不釣合い分布が正常になるように調整されているものが好ましい。
この発明は、図１で説明した釣合い試験機だけに適用できるものではなく、先行技術で説明した他の釣合い試験機に対しても同様に適用可能である。
【００３３】
たとえば、ある種類の非対称ロータのフリーモーメントを打消すための補償錘を有する第１の回転駆動系と、別の種類の非対称ロータのフリーモーメントを打消すための補償錘を有する第２の回転駆動系とがあり、それらが選択的に、または協働的に動作するような釣合い試験機（たとえば特開平７−３０６１１２号に記載のようなもの）に対しても、本発明は適用可能である。
【００３４】
この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る調整方法が適用可能な動釣合い試験機の振動ブリッジの構成図である。
【図２】図１の制御部２３の行う制御動作を表わすフローチャートである。
【符号の説明】
３　　駆動枠
４，４′　　転向錘（補償錘）
５，５′　　固定錘（補償錘）
２１　　振動検出器
２２　　基準信号発生器
２３　　制御部
２４　　メモリ
【図１】
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【図２】
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