JP4028194B2 - 不釣合い修正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被試験体としてのロータを駆動する装置と、ロータのジャーナルの位置に割り当てることが可能な、ロータのジャーナルを軸受するための多数の軸受装置と、修正する不釣合いを決定するための装置と、材料除去により不釣合いを修正するための装置とを含む、多数のジャーナルを有するロータ用の動釣合い試験機に使用するための不釣合い修正装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
カール・シェンク・アーゲー社の「クランクシャフト用動釣合い試験機」という標題の印刷物Ｂ１４２０から、上記技術の動釣合い試験機が公知である。これは加工が終わったクランクシャフトの不釣合いを検出し、検出された不釣合いを修正するための装置である。マシンベッドに支持された揺動能力のある揺動フレームが、回転軸方向に変位可能で、交換可能な多数の軸受装置を有する。軸受装置は、クランク軸の適切なジャーナル、たとえば４−シリンダクランクシャフトの場合、その両側および中央のジャーナルを受け入れる。この公知の動釣合い試験機には、カウンタ軸受が設けられ、自由モーメントに基づきクランク軸が回転する間、クランクシャフトが外れるのを防止する。検出された不釣合いを修正するため、ガントリータイプドリル装置が備えられている。この装置はクランク軸の軸方向に変位可能であり、また、半径方向に変位可能なドリル切削装置として形成された材料除去装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この公知の動釣合い試験機の場合、軸受に受け止められたクランクシャフト、特に、軽いクランクシャフトに対してドリル切削をする場合、軸受に受け止められたクランクシャフト軸が動くという課題があった。クランクシャフト軸が動くと不釣合い修正精度を高めることができない。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。
【０００５】
すなわち、この発明の目的は、軸受に受け止められたロータに対する修正精度が向上した動釣合い試験機用の不釣合い修正装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上述の発明の目的は、修正プロセスの間、ロータを固定する装置を有するこの発明により解決される。
【０００７】
請求項１記載の発明は、被試験体であるロータの所定のジャーナル（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）に割り当てられて、そのロータを軸受する複数の軸受装置（３，４，５）を有する、複数のジャーナルを備えるロータのための動釣合い試験機に装着可能な不釣合い修正装置であって、ロータの軸方向に、修正面に合わせて変位される１つの構成グループ（６）として構成されており、材料除去装置（７）と、材料除去装置（７）によりロータの一部が除去されて不釣合い修正が行われる間、当該ロータを軸受装置に固定するための固定装置（８）とを含み、材料除去装置（７）および固定装置（８）は、互いに、一方がベース装置としてロータの軸方向と平行方向および軸方向に直交方向に移動可能であり、かつ、他方がベース装置上で、ロータの軸方向と平行方向および軸方向に直交方向に移動可能であることを特徴とする不釣合い修正装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記固定装置（８）は、少なくとも１つの、任意の軸受装置（３，４または５）に割り当て可能な掴みアーム（９）を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置である。
請求項３記載の発明は、前記掴みアーム（９）は、ロータのジャーナルを軸受装置に対して斜め上方から押さえつけることによってロータを軸受装置に固定することを特徴とする、請求項２記載の装置である。
【０００９】
上述のように、この発明に係る不釣合い修正装置では、修正プロセスの際にロータを固定する装置８が備えられている。ロータを固定する装置８は、１つの構成グループ（または１つのユニット）６として構成された不釣合い修正装置に含まれている。不釣合い修正装置６には、上記ロータ固定装置８に加え、材料除去装置７が備えられている。これら材料除去装置７とロータ固定装置８とは互いに独立して位置決め可能であるのが好ましい。
【００１０】
すなわち、材料除去装置７とロータ固定装置８とは、ロータ軸を含む加工面Ｂにおいて、ロータ軸に沿いかつロータ軸の半径方向で互いに独立して変位可能である。
材料除去装置７とロータ固定装置８とを変位させるために、それぞれ、２つの互いに直交して延びる直線状案内具１０，１１，１２，１３が備えられている。
不釣合い修正装置に含まれる材料除去装置７とロータ固定装置８とが互いに独立して位置決め可能である場合には、多様なロータやクランク軸に柔軟に対応できる。また不釣合い修正のための適切な修正位置を与えることができ、ロータ軸方向におけるジャーナルの一方側かまたは他方の側を修正位置として定めることができる。
【００１１】
ロータ固定装置８は、少なくとも１つの、任意の軸受装置３，４または５に割り当て可能な掴みアーム９を有するのが望ましく、掴みアーム９は、ロータ修正面に隣接可能な軸受装置に対してカウンタ軸受として作用する。すなわち掴みアーム９は、ロータ修正面に隣接した軸受装置に搭載されたジャーナルを、斜め上方から押さえることにより、ロータを固定する働きをする。
ロータを固定する装置は、１つの構成グループとして形成された修正装置６に備えられているから、ロータ（具体的にはクランクシャフト）を損傷することなく、たとえば修正ドリル切削装置により孔を穿つことにより、ロータの材料除去を確実に行うことができる。また材料除去プロセスの間にロータが動くことは、固定装置８により確実に防止される。
【００１２】
この発明によれば、複数の軸受位置を有するロータ、特にクランク軸の不釣合いを修正する場合に、硬金属またはダイヤモンドを装備した工具による高速切削プロセスを可能にすることができる。そして正確な不釣合い成分の除去および精度の高い修正結果が得られる。
材料除去装置７とロータ固定装置８とが１つの構成グループとして形成されている場合には、この構成グループをモジュールとし、既存の動釣合い試験機の装備に容易に追加することが可能である。
【００１３】
追加の場合には、動釣合い試験機のベッドにより材料除去装置７およびロータ固定装置８を有するモジュール（１つの構成グループ）を支持することが適切である。この構成グループの支持は、直線状案内具を介して行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図面に示した実施形態に基づき詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る不釣合いを修正するための構成を示す側面図である。但し図１では、動釣合い試験機の構成は簡略化されている。
図２は、図１に示す不釣合いを修正するための構成の平面図である。
図１に示す動釣合い試験機１は、被試験体であるロータ、具体的にはクランク軸２の不釣合い測定および不釣合いの修正を行うための装置である。図ではクランク軸２の駆動装置、測定値計測装置および修正する不釣合いを決定する評価装置は示されていないが、これらの構成は動釣合い試験機の分野において周知のものである。
【００１５】
動釣合い試験機１は、揺動フレームを有し、揺動フレームは不図示のばねによりマシンベッド３０に支持されている。揺動フレームは、クランク軸２を受け入れるために、クランク軸２のジャーナルの位置において３つの軸受装置３，４，５を有する。図示の実施形態の場合、５つのジャーナルを有する４−シリンダクランク軸２が扱われており、このクランク軸２の両外側のジャーナル２０ａ，２０ｃおよび中央のジャーナル２０ｂが軸受装置３，５および４でそれぞれ受け止められている。
【００１６】
なお、軸受装置３，４，５が図示とは異なるジャーナルを受け止めるように、軸受装置３，４，５の間隔を変位させてもよいし、軸受装置を追加してより多くのジャーナルを受け止められる構成としてもよい。また、５−シリンダクランク軸や６−シリンダクランク軸を受け止める場合は、それに合わせて軸受装置の間隔を変位させたり、軸受装置を追加すればよい。
マシンベッド３０には、修正プロセスの際に発生する屑を除去するのに役立つ装置が備えられている。すなわち、ガイド受け板１７とそれに関連付けられた搬送ベルトを有する屑用コンベア１８とが略図で示されている。既知の方法で、回転するロータ２の不釣合い測定作業の際、大きさと角位置に従って修正する不釣合いを決定する目的で、図示されていない測定値記録装置が不釣合い振動を検出し、角位置を決定するために使用される。
【００１７】
動釣合い試験機１は、不釣合いを修正する装置６を有する。この装置６は、１つの構成グループ（または１つの構成ユニット）として形成されており、材料除去装置７およびロータ固定装置８が含まれている。
材料除去装置７は、ドリル切削装置であり、その切削軸の方向はロータ軸に対して半径方向斜め上方に配置されている。
ロータ固定装置８は、掴みアーム９を有する。この掴みアーム９によって、修正プロセスの際、ロータ（クランク軸）２が軸受装置３，４または５に押しつけられる。そのとき、修正位置あるいは修正面に応じて軸受装置３，４または５が選択される。図２に示された実施形態では、修正面Ａと軸受装置４とが選ばれた状態になっている。不釣合いを修正する装置６は、ロータ２の軸方向に、修正面に合わせて変位される。さらに、材料除去装置７およびロータ固定装置８は、互いに独立して位置決めすることかできる。すなわち後述するように、材料除去装置７およびロータ固定装置８は、独自のレールによってロータ２の軸方向と平行方向および軸方向に直交方向に移動可能になっている。
【００１８】
この実施形態にかかる不釣合いを修正する装置６は、マシンベッド３０に支持され、マシンベッド３０に向き合って変位可能である。不釣合い修正装置６を構成する構成グループは、まず第１の直線状案内具（第１の直線レール対）１０を介してロータ２の軸に平行にロータ２の軸方向（ロータ縦方向）に変位される。また第２の直線状案内具１１を介してロータの軸方向に直交しかつロータ２に接近，離反する方向に移動される。
【００１９】
第１の直線状案内具１０を介して、材料除去装置７、具体的にはドリルを修正面Ａに臨ませることができる。また、第２の直線状案内具１１を介して、材料除去のためドリルがロータ２の半径方向に変位可能である。ドリルは、ドリル切削プロセスの間の送りが、ドリル主軸の送りで行われるようにされていて、通常縦（ドリルの長手方向）に変位可能である。
これらの運動とは独立して、ロータ２を固定する装置８、すなわち掴みアーム９が、第３の直線状案内具（直線状レール対）１２を介してロータ２の軸に平行に、つまりロータの軸方向に変位できる。さらに第４の案内具１３を介してロータの軸方向に直交し、ロータ２に接近，離反する方向に変位できる。
【００２０】
第３の直線状案内具１２を介して、掴みアーム９が、割り当てられた軸受装置４に対して位置決めされる。そしてロータ２のジャーナル２０ｂが軸受装置４に置かれた後、第４の直線状案内具１３を介して、ロータ２のジャーナル２０ｂに対してその半径方向にアーム９が移動される。そしてアーム９の先端でジャーナル２０ｂを斜め上方から軸受装置４に向けて押さえることで、ロータ２は軸受装置４に固定される。
【００２１】
上述の実施形態では、不釣合い修正装置６は、１つの構成グループで形成されていて、それは、Ｘ方向およびＹ方向に変位可能な材料除去装置７と、材料除去装置７に対して取り付けられ、材料除去装置７に対してＸ方向およびＹ方向に変位可能なロータ固定装置８とを含んでいる。つまり材料除去装置７とロータ固定装置８との関係を見ると、材料除去装置７がベース装置であり、そのベース装置７に対してロータ固定装置８が搭載されている。しかしこの関係を逆にしてもよく、ロータ固定装置８をベース装置とし、その上に材料除去装置７が搭載された構成であってもよい。
【００２２】
なお、材料除去装置７およびロータ固定装置８は、図示していないが所定の駆動装置によりそれぞれＸ方向およびＹ方向に駆動される。
構成グループ６全体が第２の直線状案内具１１に沿って変位することにより、構成グループ６はロータ２の軸に対して半径方向に移動する。その際、材料除去装置７に対して空間的に固定され、構成グループ６内に配置されたばね掴み部材１５が、掴みアーム９に取り付けられたばね掴み部材１６に向かって動き、その間に置かれたばね１４に応力を加える間、掴みアーム９は半径方向に留まったままである。その結果、材料の切削が実行されている間、ロータ２のジャーナル２０ｂに置かれた掴みアーム９の先端が、予め応力が加えられたばね１４の力で軸受装置４に押しつけられ、ロータ２が固定される。
【００２３】
修正プロセスの最初の段階で、まずドリル７および掴みアーム９がロータ２の軸方向に位置決めされ、その後、材料除去（材料の切削）のために、ドリル７および掴みアーム９、すなわち構成グループ６がロータ２の半径方向に移動される。ドリル７がロータ２に接触する前に、掴みアーム９は、ロータ２のセンタージャーナル２０ｂに達し、ジャーナル２０ｂを軸受装置４に対してばね１４の圧縮されたばね力により押しつける。
【００２４】
つまりこの実施形態では、掴みアーム９の先端がジャーナル２０ｂに斜め上方から当接され、ジャーナル２０ｂを軸受装置４に斜め上方から押しつけることにより、ジャーナル２０ｂ、すなわちロータ２を軸受装置４に対して固定状態にする。この状態では、まだドリル７の先端は修正面Ａに接していない。次に、修正装置６全体が、第２の直線状案内具１１によってロータ２の半径方向に、ロータ２に近接するように変位され、ドリルによって修正面Ａが切削される。この時、掴みアーム９もロータ２の半径方向に、ロータ２に近接するように変位されるが、その変位はばね１４の伸縮により吸収されて、ばね１４のばね力により掴みアーム９の先端がジャーナル１２を押さえつけるのである。
【００２５】
ばね１４の代わりに、たとえば空気圧シリンダ等がばね掴み部１５，１６の間に配置されていてもよい。ばね１４を用いた場合はその伸縮によりばね力が変化するが、空気圧シリンダではその力が一定に保たれる利点がある。
切削送りは、移動するドリル主軸で行われる。修正プロセスの間に生じる屑は、下方に向かって落ち、ガイド板１７を介して、運び出すために屑用コンベア１８に送られる。
【００２６】
さらに次の修正を行うために、ロータ２の軸方向に変位し、所定の修正面にドリルが置かれる。修正位置はロータ２が回転する間にドリルに対する所定の角位置に配置される。
この発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項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不釣合い修正装置の構成を示す側面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る不釣合い修正装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 動釣合い試験機
２ クランク軸（ロータ）
３，４，５ 軸受装置
６ 不釣合い修正装置（構成グループ）
７ 材料除去装置（ドリル切削装置）
８ ロータ固定装置
９ 掴みアーム
１０ 第１の直線状案内具
１１ 第２の直線状案内具
１２ 第３の直線状案内具
１３ 第４の直線状案内具
１４ ばね
１５，１６ ばね掴み部材
１７ ガイド受け板
１８ 屑用コンベア
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ ジャーナル
Ａ 修正面
３０ マシンベッド

Claims (3)

1. 被試験体であるロータの所定のジャーナル（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）に割り当てられて、そのロータを軸受する複数の軸受装置（３，４，５）を有する、複数のジャーナルを備えるロータのための動釣合い試験機に装着可能な不釣合い修正装置であって、
   ロータの軸方向に、修正面に合わせて変位される１つの構成グループ（６）として構成されており、
   材料除去装置（７）と、
   材料除去装置（７）によりロータの一部が除去されて不釣合い修正が行われる間、当該ロータを軸受装置に固定するための固定装置（８）とを含み、
   材料除去装置（７）および固定装置（８）は、互いに、一方がベース装置としてロータの軸方向と平行方向および軸方向に直交方向に移動可能であり、かつ、他方がベース装置上で、ロータの軸方向と平行方向および軸方向に直交方向に移動可能であることを特徴とする不釣合い修正装置。
2. 前記固定装置（８）は、少なくとも１つの、任意の軸受装置（３，４または５）に割り当て可能な掴みアーム（９）を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 前記掴みアーム（９）は、ロータのジャーナルを軸受装置に対して斜め上方から押さえつけることによってロータを軸受装置に固定することを特徴とする、請求項２記載の装置。

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