(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の除去によって機械加工される加工物領域と機械加工されない領域とを含み、公称質量分布が既知である回転加工素材の機械加工軸線を、加工物表面の点の空間位置を測定できる測定装置（１０）で決定するための方法であって、
前記測定装置（１０）の台座に基準加工物（５０、６０）を収容するステップと、
前記測定装置（１０）で決定されたアンバランス基準軸線に対する、前記基準加工物（５０、６０）の機械加工されない表面領域の複数の点の位置を、前記測定装置（１０）によって測定するステップと、
前記基準加工物（５０、６０）の機械加工されない表面領域の複数の点の測定位置データを、コンピュータ（４０）のデータメモリ（４１）に基準部分表面として記憶するステップと、
前記測定装置（１０）から前記基準加工物（５０、６０）を取り外すステップと、
前記測定装置（１０）の台座に加工素材を収容するステップと、
前記加工素材の機械加工されない表面領域の複数の点の位置を、前記測定装置（１０）で測定するステップと、
前記加工素材の機械加工されない前記表面領域の複数の点の測定位置データを、前記コンピュータ（４０）の前記データメモリ（４１）に素材部分表面として記憶するステップと、
前記アンバランス基準軸線に対する、素材部分表面と基準部分表面との間の偏差に起因するアンバランス作用を、前記記憶した位置データから計算するステップと、
前記アンバランス作用を、公称質量分布を有する仮定加工物の主慣性軸線の位置によって表すステップと、
前記主慣性軸線の位置にオフセットを加えることによって前記機械加工軸線を計算するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記機械加工軸線の位置を、前記アンバランス基準軸線と直交するように整列された加工素材の端部平面を通る前記機械加工軸線の貫通点として計算される芯出し点の位置によって表す、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オフセットを、前記方法によって決定された機械加工軸線で製造された複数の加工物の、前記機械加工された加工物の軸線に対して測定したアンバランスを参照して実験的に決定し、前記コンピュータに記憶する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記基準部分表面の別個の基準点を選択し、前記素材部分表面と前記基準点との間の偏差に基づいて前記別個の基準点の各々に関する部分アンバランス作用を決定し、全ての基準点の前記部分アンバランス作用を加算することで、結果として得られるアンバランス作用を決定する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記別個の基準点の各々に関して、前記素材部分表面と前記基準点との間の仮定した小さい公称偏差を用いて公称部分アンバランス作用を決定し、前記基準点の影響係数として記憶し、前記基準点の影響係数に前記素材部分表面と前記基準点との間の前記測定した偏差を乗算することによって、前記別個の基準点の各々に関する真の部分アンバランス作用を決定する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記別個の基準点の各々に関する前記公称部分アンバランス作用を、公称質量分布を有する仮定加工物の前記主慣性軸線の位置偏差として表す、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記基準加工物（５０、６０）を、初期アンバランスが非常に小さい加工素材を機械加工することによって製造する、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記基準加工物（５０、６０）の機械加工されない前記加工物表面の形状は、製造ステップにより生ずる形状誤差の間の中間である、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記基準加工物（５０）のベアリング表面（５６）の位置を前記測定装置（１０）で測定することによって、前記測定装置（１０）の前記アンバランス基準軸線を検出する、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
金属材料の除去によって機械加工される加工物領域及び機械加工されない領域を含み、公称質量分布が既知の回転加工素材の機械加工軸線を決定するための装置であって、
基準加工物（５０、６０）と、
前記基準加工物（５０、６０）又は加工素材を収容するための台座を有し、前記基準加工物（５０、６０）及び前記加工素材の機械加工されない表面領域の複数の点の位置を測定するための検出装置を備え、該検出装置に配置されたアンバランス基準軸線を備えた測定装置（１０）と、
前記機械加工されない表面領域の前記複数の点の測定位置データを、前記基準加工物（５０、６０）の基準部分表面及び前記加工素材の素材部分表面として記憶するためのデータメモリ（４１）を有するコンピュータ（４０）と、
を備え、
前記コンピュータ（４０）は、前記記憶した位置データから、前記アンバランス基準軸線に対する、素材部分表面と基準部分表面との間の偏差に起因するアンバランス作用を計算するように構成されており、
前記アンバランス作用を、公称質量分布を有する仮定加工物の主慣性軸線の位置によって表し、
前記主慣性軸線の位置にオフセットを加えることによって前記機械加工軸線を計算する、
ようになっている装置。
【請求項１１】
前記コンピュータは、芯出し点を、前記アンバランス基準軸線と直交するように整列された加工素材の端部平面を通る前記機械加工軸線の貫通点として計算するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記測定装置（１０）は、三次元形状を非接触で光学的に検出する検出装置（３６）を含む、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記台座は回転スピンドル上に配置され、前記測定装置（１０）の前記検出装置は、前記スピンドルの回転軸線の方向に移動可能である、請求項１０から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記スピンドルは、前記検出装置の検出レンジに位置する同軸的なリング表面を含む、請求項１０から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記検出装置は、前記スピンドルの回転軸線に対して傾斜した軸線（３５）の周りを枢動する、請求項１０から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記検出装置は、前記アンバランス基準軸線と平行な案内レール（３０）上を移動するように取り付けられたスライド（３２）上に配置される、請求項１０から１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記検出装置は、前記スライド（３２）上に取り付けられ、前記加工物を２つの対向する側からカバーするように配置された少なくとも２つの検出手段を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記基準加工物（６０）は、耐摩耗表面を備えたベアリング表面（６４）を含む、請求項１０から１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記基準加工物（６０）は、端面にアンバランス基準軸線を決定するための同心測定面（６５）を含む、請求項１０から１８のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転加工素材（ブランク）、特にクランクシャフトの機械加工軸線に関する位置を決定するための方法に関し、回転加工素材は、金属材料の除去によって機械加工される加工物領域と、機械加工されない領域とを含み、公称質量分布が既知であり、機械加工軸線は、加工物表面の点（ポイント）の空間位置を測定可能な測定装置によって決定する。
【背景技術】
【０００２】
西独国特許第２８２３２１９号明細書は、回転する加工物の質量慣性軸線の位置をマスセンタリングマシンによって測定するための方法を開示する。この方法は、加工物をその幾何学的形状によって予め決まる初期位置でマシン内に収容するステップと、加工物を保持固定具の回転軸線の周りで回転させるステップとを含む。加工物の回転時に、特定された何らかのアンバランスを測定し、所定の回転軸線に関連する加工物の質量慣性軸線の位置を決定する。別の工程において、加工物の他の位置を、所定の回転軸線と質量慣性軸線とが一致するように変化させる。この位置において、加工物にセンタリングボア又は類似のセンタリング手段を施し、これは後続の機械加工作業において加工物を受ける機能を果たす。
【０００３】
欧州特許第０２６８７２４号明細書は、部分的に機械加工される加工物、特にクランクシャフトをマスセンタリングする方法を開示し、加工物は、機械加工を行う前に、何らかのアンバランスを低減する意味で回転軸線に対して横方向に変位され、バランスのとれた中心位置を定めるセンタリングボアを備える。加工物の横方向変位の大きさ及び方向を決定するために、機械加工される加工物領域に起因するアンバランスは無視し、機械加工されない加工物領域に起因すると考えられるアンバランスだけを考慮する。従って、加工物の横方向変位の結果としての回転軸線は、センタリングボアを用いて固定されるので、機械加工されない加工物の部分に関してのみバランス様式で動作する。加工物の機械加工が、センタリングボアによって定まる回転軸線の向きになることを考慮して、予備的なバランシング機能が行われる。このプロセスにおいて、機械加工されない加工物領域は、それらの実際の外形が、加工物表面のそれぞれの選択された基準点に向いた複数センサによって測定され、コンピュータに入力され、コンピュータは、これらの実際の形状を理想的な加工物の目標形状と比較して、与えられた機械加工許容差も考慮しながら、実際形状と目標形状との差異に応じて加工物変位を計算する。この公知の方法では、機械加工されない加工物領域を所要の精度まで測定可能とするために、非常に複雑な測定装置が必要となる。
【０００４】
さらに、欧州特許出願公開第２１８４５９５号明細書は、クランクシャフトに穿設するセンタリングボアの位置を決定する方法を開示し、本方法は、クランクシャフトの外面を測定して三次元形状データを取得するステップと、この形状データに基づいてクランクシャフトのセンタリングボアの位置を仮定するステップと、基準量としてのセンタリングボアの位置を仮定に基づいて、クランクシャフトの所定の機械加工作業をシミュレートするステップと、その後、シミュレートした機械加工作業に対応するクランクシャフトの形状を決定するステップとを含む。後続のバランス決定ステップでは、シミュレートした機械加工作業後に実現されたクランクシャフトの形状のアンバランスの大きさが所定の許容範囲にあるか否かが確認され、センタリングボア決定ステップでは、アンバランス量が許容範囲にある場合、センタリングボアの仮定位置を有効ボア位置として決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】西独国特許第２８２３２１９号明細書
【特許文献２】欧州特許第０２６８７２４号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２１８４５９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、冒頭で言及したタイプの方法を提供することであり、この方法は、加工素材の機械加工軸線を定めるための芯出し点を高精度に決定することができ、機械加工された加工素材のアンバランスが最小になる。加えて、本方法は、単純かつ容易に実施でき、実施のための複雑かつ高価な装置を必要としないことになる。加工素材の芯出し点を決定するために、短いサイクルタイムを実現できることを必要とすることになる。
【０００７】
本発明の別の目的は、本方法を実施するために好都合な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特定された目的は、本方法に関して請求項１に記載した特徴によって達成される。本方法のさらに好都合な実施形態は、請求項２から９に記載されている。
【０００９】
装置に関しては、この目的は、請求項１０に記載した特徴によって達成される。装置の好都合な実施形態は、請求項１１から１９に記載されている。
【００１０】
本発明によれば、金属材料の除去によって機械加工される加工物領域と機械加工されない領域とを含み、公称質量分布が既知である回転加工素材の機械加工軸線の正面芯出し点の位置を、加工物表面の点の空間位置を測定できる測定装置で決定するための方法であって、
測定装置の台座に基準加工物を収容するステップと、
測定装置で決定されたアンバランス基準軸線に対する、基準加工物の機械加工されない表面領域の複数の点の位置を、測定装置によって測定するステップと、
基準加工物の機械加工されない表面領域の複数の点の測定位置データをコンピュータのデータメモリに基準部分表面として記憶するステップと、
測定装置から基準加工物を取り外すステップと、
測定装置の台座に加工素材を収容するステップと、
加工素材の機械加工されない表面領域の複数の点の位置を、測定装置で測定するステップと、
加工素材の機械加工されない表面領域の複数の点の測定位置データを、コンピュータのデータメモリに素材部分表面として記憶するステップと、
アンバランス基準軸線に対する、素材部分表面と基準部分表面との間の偏差に起因するアンバランス作用を、記憶した位置データから計算するステップと、
アンバランス作用を、公称質量分布を有する仮定加工物の主慣性軸線の位置によって表すステップと、
主慣性軸線の位置にオフセットを加えることによって機械加工軸線を計算するステップと、
を含む。
【００１１】
オフセットは、最初はゼロ値と仮定し、次に、本方法によって決定された機械加工軸線で製造された複数の加工物の、機械加工された加工物の軸線に対して測定したアンバランスを参照して実験的に決定してコンピュータに記憶することができる。好ましくは、機械加工軸線の位置は、アンバランス基準軸線と直交するように整列された加工素材の端部平面を通る機械加工軸線の貫通点として計算される芯出し点の位置によって表すことができる。
【００１２】
実験的に決定したオフセットは、測定装置で決定したアンバランス基準軸線に対する基準加工物のアンバランス、及び本方法によって決定した機械加工軸線を用いる後続の機械加工作業の結果として加工素材が受ける変更を考慮して、仕上げ加工された加工物のアンバランスを小さくする意味でこれらの作用を相殺する。
【００１３】
本発明の方法は、わずかに異なるだけの測定対象物、即ち基準加工物及び加工素材が、同じ測定方法を用いて測定され、測定で得られた両対象物の位置データが比較されて、位置データの間の差異だけがさらなる計算に用いられるので、非常に正確な結果物を製造できるという利点をもたらす。位置データの比較の結果として、測定プロセス及び潜在的な測定値の歪み並びにゼロ点偏差に起因する影響が補償され、従って測定精度に著しい悪影響を及ぼすことができない。さらに、基準加工物及び加工素材は通常の製造許容誤差の範囲で異なるだけであり、位置データの比較は相対的に小さな異値をもたらすので、測定時に発生する不正確さは、非常に限られた影響を及ぼすだけである。
【００１４】
いずれにしても、本発明の方法を実施することで非常に好都合な結果をもたらすことが明らかになった。仕上げ加工した加工物の釣り合いとるための仕上げ−釣り合い試験機で小さな円形誤差が生じる。測定装置に必要なのは、直線的に測定して、基準加工物及び加工素材の同じ測定部分に関する再現性のある測定値をもたらすことだけである。測定値の絶対等級の小さな偏差は、限られた影響を及ぼすだけであり、加工物の体積の計算に必要となる測定装置の精密な較正は重要ではない。複数の測定点を平均することで、測定装置に課される精度要求が低くなる。従って、本方法では、例えばレーザー光切断技術を適用する三次元測定装置を含む、安価な測定装置を使用することができる。
【００１５】
本発明の別の提案によれば、基準部分表面の別個の基準点を選択し、素材部分表面と基準点との間の偏差に基づいて、別個の基準点の各々に関する部分アンバランス作用を決定し、全ての基準点の部分アンバランス作用を加算することで結果的に得られるアンバランス作用を決定することによって、アンバランス作用を計算することができる。これにより、計算の複雑性を低減して計算手順を単純化することができる。
【００１６】
本発明によれば、本方法の別の好都合な態様は、別個の基準点の各々に関して、素材部分表面と基準点との間の仮定した小さい公称偏差を用いて公称部分アンバランス作用を決定し、基準点の影響係数として記憶し、基準点の影響係数に素材部分表面と基準点との間の測定した偏差を乗算することによって、別個の基準点の各々に関する真の部分アンバランス作用を決定することを含むことができる。
【００１７】
このようにして、基準加工物の測定後に、基準点に影響する要因を別個の基準点の各々に関して事前に計算し、素材部分表面を記憶することができるので、後続の加工素材のアンバランス作用の決定では、基準点で測定した偏差に関連する影響係数を乗算することだけが必要となる。これにより、加工素材の部分表面の測定の後の計算量が実質的に低減する。
【００１８】
本発明によれば、別個の基準点の各々に関する前記公称部分アンバランス作用を、公称質量分布を有する仮定加工物の前記主慣性軸線の位置偏差、例えばセンタリング平面における主慣性軸線の偏心変動として表すことができる。各々の基準点の部分アンバランス作用を加算することで、主慣性軸線の位置の直接的な決定につながり、これは実験的に決定したオフセットを加えるだけで修正する必要がある。
【００１９】
選択された基準加工物は、測定される一連の類似の加工素材のうちの任意の加工素材とすることができる。しかしながら、好都合には、選択された基準加工物は、加工物の機械加工されない領域の形状が、製造プロセスで生ずる各形成誤差の間の中間である、加工素材である。その結果、基準部分表面と測定する加工素材の素材部分表面との間の偏差は比較的小さいままであり、これは芯出し点を正確に決定するのを助ける。さらに、基準加工物は、初期アンバランスが非常に小さい加工素材から製造することが好都合である。
【００２０】
基準加工物を製造するために、本発明によれば、マスセンタリングによって選択した加工素材に関する機械加工軸線の最適な位置を決定し、適用可能であれば、対応するセンタリングボアを施した後に、引き続いて加工素材を機械加工して、測定装置に配置するための機械加工軸線と同心のベアリング表面を提供する。好ましくは、ベアリング表面は、硬く耐摩耗性の表面を備える。このようにして製造される基準加工物は、ベアリング表面でもって釣り合い試験機に収容され、主慣性軸線の位置を測定することができる。主慣性軸線の位置が測定装置の配置で決まるアンバランス基準軸線と異なる場合、本発明の方法は、この位置偏差又は対応するアンバランスを、例えば追加されるオフセットに含めることで、主慣性軸線の計算された位置に追加することを可能にする。
【００２１】
本発明によれば、本方法を実施するための好都合な装置は、基準加工物と、基準加工物又は加工素材を収容するための台座を有し基準加工物及び加工素材の機械加工されない表面領域の複数の点の位置を測定するための検出装置を備え該検出装置に配置されたアンバランス基準軸線を備えた測定装置と、機械加工されない表面領域の複数の点の測定位置データを基準加工物の基準部分表面及び加工素材の素材部分表面として記憶するためのデータメモリを有するコンピュータと、を備え、コンピュータは、記憶した位置データから、アンバランス基準軸線に対する、素材部分表面と基準部分表面との間の偏差に起因するアンバランス作用を計算するように構成されており、アンバランス作用を、公称質量分布を有する仮定加工物の主慣性軸線の位置によって表し、主慣性軸線の位置にオフセットを加えることによって機械加工軸線を計算するようになっている。オフセットは、機械加工軸線に対して測定された、既に製造された加工物の実際のアンバランスに基づいて実験的に決定されて記憶される。本発明によれば、コンピュータは、芯出し点を、アンバランス基準軸線と直交するように整列された加工素材の端部平面を機械加工軸線が通る貫通点として計算するように構成することもできる。もしくは、加工素材の芯出し点は、機械加工軸線を定めるセンタリングボアを加工素材に開けるためのセンター穴あけ機械のコンピュータで計算することもできる。
【００２２】
本発明は、以下で添付図面に示した実施形態を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による装置を示す図である。
【図２】基準加工物の測定プロセス時の図１の装置を示す図である。
【図３】基準加工物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に例示した測定装置１０は、機械フレーム１１上に互いに離間する関係で配列された２つのベアリングハウジング１２、１４を含む。各ベアリングハウジング１２、１４には、それぞれのスピンドルが回転可能に取り付けられ、スピンドルは、円筒形ディスクの形態であり端部でベアリングハウジング１２、１４から突出して機械フレーム１１の中心に向いているスピンドルヘッド１６、１８を支持する。スピンドルヘッド１６、１８の対向する側には、加工物のベアリングジャーナル又はベアリングフランジを収容するためのクランプ装置を備えた保持固定具２０、２２が配置されている。保持固定具２０、２２は、半径方向に調整可能なプリズム又はマルチジョー式チャック又はコレットを含む、種々の様式で構成することができる。両スピンドルは、モーター２４、２６によって回転駆動することができる。モーター２４、２６は、機械的に又は電気回路によって相互結合されて同期運動できる。モーター２６は、駆動するスピンドルヘッドの角度位置を検出する回転角センサを備える。両スピンドル及び両スピンドルヘッド１６、１８は互いに同軸に整列している。
【００２５】
案内レール３０は、ベアリングハウジング１２に隣接して機械フレーム１１に取り付けられており、案内レール３０上には、スピンドルの共通軸線と平行に移動するスライド３２が設けられている。スライド３２は、案内レール３０の長手方向の移動を可能にする駆動モーターを有する。移動距離測定システムによって各スライド位置の測定が可能になる。スライド３２上には、軸線３５の周りで枢動可能にホルダー３４が取り付けられている。軸線３５は、スピンドルの回転軸線と直交する平面に延びている。ホルダー３４には、本体を三次元で光学的に検出できる検出装置３６が固定されている。検出装置３６は、レーザー光切断法に応じて動作する。レーザー光切断法の測定レンジ３７は表面領域で示される。データ伝送装置３８は、検出装置３６をプログラム可能な電子コンピュータ４０へ接続し（両方向矢印で示す）、データメモリ４１はコンピュータ４０に接続する。データ伝送装置３８は、無線式又は有線式とすることができる。加えて、コンピュータ４０は、モーター２４、２６並びにスライド３２及びホルダー３４の駆動を制御するようになっており、さらにモーター２６の回転角センサの信号を受信して処理するようになっている。
【００２６】
図示した回転検出装置３６の代わりに、本発明では、スライド３２上に２つ又はそれ以上の固定された検出装置を取り付けて、各検出装置が加工物の異なる側面をカバーするように同時に種々の方向において加工物をターゲットにすることが可能である。これにより、費用は高くなるが、測定に必要な時間が短くなることに加えて、単一の検出装置の枢動角を繰り返す必要が無くなるという利点が得られる。
【００２７】
図示した測定装置１０では、アンバランスの影響を計算するためのアンバランス基準軸線が、スピンドルヘッド１６、１８の共通の回転軸線によって決定される。検出装置３６の測定レンジ３７は、好ましくは回転軸線が位置する平面内に延びて移動する。しかしながら、加工物表面の光学的検出は、複数のセンサを使用して加工物を回転させることなく行うこともできる。この構成では、アンバランス基準軸線は、複数センサの測定レンジの中心又は中心平面が交差する直線で形成することができる。
【００２８】
図２は測定動作中の測定装置１０を示す。保持固定具２０、２２は、スピンドルヘッド１６、１８でベアリングジャーナル５２、クランクピン５３、及びクランクウェブ５４を有するクランクシャフトの形態の基準加工物５０を支持する。このクランクシャフト上では、ベアリングジャーナル５２及びクランクピン５３だけが金属材料の除去によって機械加工される。対照的に、クランクウェブ５４の表面は機械加工されない。基準加工物５０上では、両端のベアリングジャーナル５２だけが機械加工されて円筒形ベアリング表面５６が形成され、ベアリング表面５６は、基準加工物５０を測定装置１０の保持固定具２０、２２に整列させるのを助け、基準加工物５０に関するアンバランス基準軸線を定める。他のベアリングジャーナル５２及びクランクピン５３を機械加工する必要ななく、このことは弊害をもたらさない。
【００２９】
測定装置の保持固定具２０、２２は、その内部に基準加工物５０のベアリング表面５６を嵌装することで、基準加工物５０のベアリング軸線がスピンドル及びスピンドルヘッド１６、１８の回転軸線に一致して、このベアリング軸線が測定装置のアンバランス基準軸線を規定するようにデザインされる。検出装置３６により、ベアリング表面５６及びスピンドルヘッド１６、１８の円筒形外面の位置を測定でき、これらの軸線位置の計算及び比較により、基準加工物５０が保持固定具２０、２２の中心に配置されているか否かを検査することができる。検査によってアンバランス基準軸線と基準加工物５０のベアリング軸線との間の位置の偏差が明らかになると、保持固定具２０、２２に設けた調節手段によって基準加工物５０の位置を修正することができる。
【００３０】
基準加工物５０を測定装置１０の所定位置に収容して締め付けると、基準加工物５０の機械加工されない表面領域を測定できる。この目的のために、基準加工物５０は、モーター２４、２６の制御下でゆっくり回転する。同時に、スライド３２が動作して、検出装置３６は、基準加工物５０に沿って第１の方向で、第１の角度位置、例えば第２図に示す第１の角度位置に移動し、これによって測定レンジ３７はクランクウェブの外周及び一側面をカバーする。次に、検出装置は、例えば放射面に対して第１の角度位置と対称な第２の角度位置に枢動して基準加工物５０に沿って反対方向に移動し、外周の他にクランクウェブの他側面をカバーする。これらの移動時に、クランクウェブ５４の機械加工されない表面領域の複数の芯出し点が測定され、測定データはコンピュータに伝送される。コンピュータ４０は、検出装置３６の測定データ及び関連の回転角センサの回転角データから三次元位置データを計算し、データメモリ４１に基準部分表面として記憶する。
【００３１】
前述の方法において、次に、加工素材が測定装置１０内に収容されて測定され、測定結果はデータメモリ４１に素材部分表面として記憶される。
【００３２】
基準部分表面及び素材部分表面の記憶された位置データを参照すると、加工素材にセンタリングボアを適用するための各芯出し点の最適位置を計算することができる。これを実現するために、コンピュータ４０のソフトウェアは、基準部分表面及び素材部分表面の複数の別個の基準点を比較し、各基準点に関して、基準点からの素材部分表面の最小偏差を計算する。例えば、素材部分表面が基準点に対して隆起している場合、この隆起位置の体積は、体積及び利用可能な加工素材データを使用して例えば小さなピラミッド又は球形キャップとして計算でき、これにより、質量、その重心位置、結果的にアンバランスの部分的影響、換言すると、素材部分表面のこの特定の位置の基準部分表面からの偏差に起因するアンバランスの変動を計算する。
【００３３】
この計算は、選択した全ての基準点について同様に行い、次に、途中で確認されたアンバランス部分的作用を合計し、全体のアンバランス作用を得る。計算された全体アンバランス作用は、加工素材の公称質量分布を有する仮定加工物の主慣性軸線の位置へ変換できる。
【００３４】
しかしながら、質量慣性軸線の計算位置は、後続の機械加工プロセス、ゼロ点変位、及び、基準加工物のアンバランスに起因して、加工素材の変化がある場合、それに対する許容値を設ける必要があるので、加工素材の機械加工軸線としては未だ適切でない。従って、主慣性軸線の位置にオフセットを加算するのが有利であることが分かっており、オフセットは、機械加工軸線に対して測定された、同じタイプの加工素材の複数の加工物のアンバランスに基づいて決定され、コンピュータに記憶される。オフセットの加算後、機械加工軸線の位置が決定され、芯出し点の位置は、アンバランス基準軸線と直交しかつ機械加工される加工素材端面にある平面を通る機械加工軸線の貫通点として計算できる。
【００３５】
芯出し点の位置データは、測定装置から取り外した加工素材が装着されるセンター穴あけ機械に送信され、このために計算された位置にセンタリングボアを施す。センター穴あけ機械は、測定装置及びセンター穴あけ機械に関する各軸線に対する加工素材の各空間位置が同一となるように設置されることが好ましい。
【００３６】
図３は、同じタイプの一連の加工物の選択された加工素材から製造された基準加工物６０の例を示す。基準加工物６０用の加工素材を選択する際、加工素材の寸法は適用可能な製造許容誤差の中間にあることが好都合であり、これにより、基準加工物６０に対する加工素材の潜在的な偏差が過度になることが防止される。基準加工物６０は、測定装置１０に取り付けるために利用される端部ベアリングジャーナルだけが機械加工されている。基準加工物６０の全ての残余セクションは機械加工されない。ベアリングジャーナルの機械加工に向けて、基準加工物６０は、機械加工軸線に関する最小の初期アンバランスを実現するためにマスセンタリングされる。基準加工物６０の機械加工軸線は、測定装置１０のアンバランス基準軸線とできるだけ正確に一致する必要があることを考慮すると、ベアリングジャーナル６２は、耐摩耗表面を有し、基準加工物６０を測定装置１０に良好な再現性でもって収容することが適切である。従って、従来の旋盤仕上げのベアリングジャーナル６２は、圧入後に公称直径に研磨された硬化リング６３を有する。リングの円筒形ベアリング面６４は、測定装置１０の検出装置３６で検出することができ、センタリング面での中心は、アンバランス基準軸線の位置を検出するために計算される。従って、個々の加工素材の基準加工物６０に対するアンバランス作用を計算するためのアンバランス基準軸線は、恒久的に基準加工物６０によって規定される。
【００３７】
基準加工物６０の完成に続いて、機械加工軸線に対する基準加工物６０のアンバランスを釣り合い試験機によって測定する。次に、測定したアンバランス値は、例えばオフセットに追加することで、芯出し点の計算に入力する必要がある。もしくは、基準加工物６０は、ベアリングジャーナル及びクランクピンの領域での材料の除去によってバランスさせることもでき、これによって計算時にアンバランス値を考慮する必要がなくなる。
【００３８】
好都合には、基準加工物６０は、加工素材に穴あけを行うためのセンター穴あけ機械のゼロ点調整にも使用できる。この目的のために、ベアリングジャーナル６２の両端において、硬化リング６３に隣接した同軸の円筒形測定面６５を追加することができ、センター穴あけ機械の組み立て時、測定面はダイヤルゲージによる良好なスキャンを可能にする。測定面６５は、センタリングボアの円筒部に圧入されたダウエルピン６６によって形成できる。
【００３９】
本発明は、前述の実施形態に限定されないことを理解されたい。従って、例えば、加工物は、測定装置の保持固定具に静止するように保持することができ、検出装置は、静止した加工物の周囲を案内することができる。加えて、単一の検出装置の代わりに、加工物の周囲に複数の検出装置を配置して、静止した加工物の長手方向の移動距離に適合させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  測定装置
１２、１４  ベアリングハウジング
２０、２２  保持固定具
２６  モーター
３２  スライド
３６  検出装置
３７  測定レンジ
４０  コンピュータ
４１  データメモリ
５０  基準加工物
５２  ベアリングジャーナル
５３  クランクピン
５４  クランクウェブ
５６  ベアリング表面
【図１】
0006336488.tif 000002
【図２】
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【図３】
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