JPS6244641A - つりあい試験方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、回転体のつりあい試験の分野で利用される。

本発明は、支持部分のみを備えている回転体のつりあい
試験、特にクランク軸のつりあい試験において、のちほ
ど慣性のある部品を取りつける際に使用するものとして
回転体に設けである支持部分（クランクピン）の位置を
、その理想的な位置と比較した場合の不正確さを補償す
る方法および装置に関するものである。

泗）従来技術 のちほど個々のクランクピンに連結されるクランク機構
（ピストンロッド、ピストン、ピストンピン、ピストン
リングで構成）の部品のシミュレーションのため、いわ
ゆるマスターリングがそれぞれのクランクピンに取り付
けられる。この場合クランクピンの配置は、クランク軸
上のクランクピンの理想的な配置からそれており、例え
ばｖ８型エンジンの場合には、クランクピンの軸相互間
の角距離はもはや９０°ではなく、９０°からそれた値
をとっている。従ってマスターリングによって、この偏
差も補償される。同様のことが、クランク軸の軸線から
クランクピンの軸までの半径方向の距離にも当てはまる
。これらの誤差もマスターリングによって補償され、の
ちほどクランク機構を取りつけた際にはもはや現われな
い。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 クランク軸の不つりあい測定作業の前後にこの種のマス
ターリングを取り付けたりはずしたりするのは非常な時
間の浪費である。そこでクランク軸上のクランクピンの
偏心状態の影響を考慮して、発生する不つりあいを除去
するための追加率つりあいお、もりを、クランク軸の外
部のクランク軸駆動軸上に、相応の角度的位置に、駆動
軸の軸線から相応の距離を保って配置したつりあい試験
機が提案された。この種の追加率つりあいおもりは、呼
び寸法、目標値、個々のクランクピンの角度的配置およ
び偏心距離によって使い分けられる。クランクピンが対
称位置に配置されている場合には、この種の追加率つり
あいおもりを取り付ける・必要はない。なぜなら目標値
の効果が、対称性のために相殺されてしまうからである
。このように相殺されたクランク軸を回転させると、そ
のクランク軸の実際値が目標値からそれることによって
、不可避的に誤差率つりあいが生ずる。この誤差率つり
あいは、のちほどクランク軸にクランク機構を取り付け
た際、有害な結果をもたらす。この誤差率つりあいは、
つりあい誤差の許容限界を越えているかも知れない。

上述のことは、クランク軸にしか当てはまらないという
わけではない。回転軸に対する特定の幾何学的位置、お
よび基礎物体の周囲面の特定の幾何学的位置に、支持部
分が配置されているような他の回転体であって、その支
持部分にはのちほど構成部材が固定されるが、当該回転
体の製造段階でその支持部分が本来の理論上の幾何学的
位置からそれてしまっている、というような回転体にも
当てはまる。そこで本発明の基礎になっているのは、マ
スターリングを取り付け、且つそれを取り付は位置に保
持しておくというような手間をかけることなしに、上述
のような誤差率つりあいを回避するという課題である。

　　。

（に）　問題点を解決するための手段と作用この課題は
、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載した特徴によ
って解決される。幾何学的な実際位置が幾何学的な理想
位置から偏よっているｉ　　ことの影響は、回転体に現
存する実際の不つりあいから離れて、まだクランク機構
の取り付けを終っていない回転体の不っりあいに対する
上記偏差の影響という点に目を向けた場合、幾何学的な
理想位置と幾何学的な実際位置との偏差を確定すること
によって明らかにすることができ、つりあい試験で見い
だされた不つりあいに付加することによって除去し得る
ので、クランク機構の取り付けを終った状態では誤差率
つりあいが現われない。

特許請求の範囲第２項に記載した実施態様は、特にクラ
ンク軸またはその他の長尺回転体であって、その周囲面
に、のちほど構成部材を取りつけるための、複数個の支
持部分を持っている回転体のつりあい試験に適している
。この実施態様は、複数個の偏差量を合成力として、見
いだされた不つりあいに付加すること、を開示している
。

本発明の特異な実施態様として、特許請求の範囲第３項
の特徴部分は、偏差量の確定つまり幾何学的測定と、回
転体に含まれている不つりあいの確定とのため、同一の
測定装置を使用することを提案する。そうすれば、幾何
学的な偏差から生じる力を、他の基準に基いて得られる
不つりあい力、例えば直交座標系で得られる不つりあい
力に変換する必要がなくなる。

特許請求の範囲第４項は、本発明の方法を実施するため
の測定装置を提供する。本発明の方法では、誤差率つり
あいを生じさせる位置的不正確さが、目標値に換算され
ることなしに正確に補償される。

誤差率つりあいの原因となるであろうような値が、回転
体の不つりあいを確定する角度基準システムとは別の角
度基準システムで見いだされたとき、その値をどんな風
に補償することができるかを、特許請求の範囲第５項が
提供する測定装置が開示している。

特許請求の範囲第６項には角度基準システムを記載した
。この角度基準システムは測定用探針を必要とするが回
転体のつりあい試験用の角度基準システムとしても用い
ることができる。

（へ）実施例 次に、１つの好ましい実施態様を図面に基いて説明する
。

図面では、同じ構成部分には同じ参照数字を付しである
。

計測軸受１に支持されている回転体、例えばクランク軸
２（図面にはＶ８型エンジンのクランク軸を示したが、
これの代りに他の構造のクランク軸、または支持部分を
備えた更に別の回転体でもよい）について、クランクピ
ン４，５，６．７の位置が半径方向および周方向にずれ
ていないかを検査すると仮定しよう。幾何学的な理想位
置と幾何学的な実際位置との間の差は、測定用探針８゜
９．１０，１１，１２，１３．１４および比較回路１５
ないし２１を径て供給される。測定用探針としては、例
えば回転体に接触して、または接触しないままで、機械
的、光学的、電気的に作動するもの等、寸法測定に適し
たあらゆる探針を使用することができる。

まず個々のクランクピンの理想位置と実際位置との間の
差がこれらの比較回路１５ないし２１で確定されると、
これらの差は左側の補償平面３０と右側。

の補償平面３１に分配され積算された後、例えば左側の
補償平面３０に分配された差の値の鉛直成分はすべて成
分導線２２を経由して成分記憶装置２４に、また右側の
補償平面３１に分配された差の値の鉛直成分はすべて成
分導線２３を経由して成分記憶装置２５に、供給される
。左側の補償平面３０に分配された差の値の水平成分は
別の成分導線２８を経由して別の成分記憶装置２６に、
また右側の補償平面３１に分配された差の値の水平成分
は別の成分導線２９を経由して別の成分記憶装置２７に
、それぞれ切り離して供給される。

計測軸受１の内部での幾何学的測定が回転体の（この場
合にはクランク軸２の）不つりあい測定用の角度基準シ
ステムとは別の角度基準システムで行われる場合に備え
て、右側補償平面３■用として、成分導線２３および別
の成分導線２９の途中に変換回路２３が、また左側の補
償平面３０用として、成分導線２２および別の成分導線
２８の途中に変換回路３２が、それぞれ設けられており
、上述の差の値は１　　　ｏれら。変換回路７、回転体
。不っりあい測定用の角度ノ、（準システムに適合する
ように変換される。

計測軸受１は、回転体がのちほどつりあい試験機（図示
せず）に支えられるときと同じ部分て回転体を支える。

その意味において、検査されるべき回転体にとっては、
計測軸受１の場合と同様、つりあい試験機そのもののす
わりのよさも問題である。しかもつりあい試験機の場合
は最初の工程において、この実施態様のようにクランク
ピン４が締めつけられた状態で（第２図および第３図参
照）、測定用探針８ないし１４がそれぞれ対応するクラ
ンクピン４ないし７を水平方向および鉛直方向から調べ
る。

このような場合には、幾何学的測定用、つまり静的測定
用の角度基準システムが、動的子つりあい測定用の角度
基準システムと同一であれば有利である。計測軸受）が
同時につりあい試験機の支持軸受となっておれば、変換
誤差が発生することはあり得ない。

成分ごとの差の値が成分記憶装置２４　、２５および更
に別の成分記憶装置２６　、２７に記憶され、測定用探
針８ないし１４が遠ざかり、クランクピン４がクランプ
装置４０から解放された後に、回転体の不つりあい測定
作業が始まる。つりあい試験機の支え而３４　、３５に
発生する不つりあい振動は、振動変換装置（図面に示し
てない）に伝達され、測定回路（図面に示してない）で
右側の補償平面３１と左側の補償平面３０に換算された
上で不つりあい測定装置３６に供給され、同装置内で左
側の補償平面３０用の構成部分および右側の補償平面３
１用の構成部分に記憶される。

回転体の不つりあい測定から得られた左側補償平面３０
の鉛直方向成分と、成分記憶装置２４から読み取られた
同じく左側補償平面３０の理想値と実際値との間の差の
鉛直方向成分とは、導線４１を経由して結合点４３で結
合される。回転体の不つりあいのうち導線４２を経由し
て到達する左側補償平面３０の水平成分と、成分記憶装
置２６から読み取られた同じく左側補償平面３０の理想
値と実際値との間の差の水平成分とは、結合点４４にお
いて結合される。

同様に、導線４５　、４６を経由して到達する右側補償
平面３１の鉛直成分および水平成分は、成分記憶装置２
５　、２７から到達する理想値と実際値との間の差の成
分と、結合点４７　、４８において結合される。表示器
導線４９　、５０．５１　、５２には、左側補償平面３
０と右側補償平面３１の修正されるべき不つりあい値が
成分ごとに切り離されて現われ、不つりあい表示器５３
に表示される。このためには、成分記憶装置２４ないし
２７に書き込まれた成分であって幾何学的な偏差量を意
味しているものが、これらの成分記憶装置の次に配置さ
れた回路５４　、５５　、５６　、５７で、不つりあい
力に換算されることが必要である。次にこれらの不つり
あい力は結合点４８　、４４および４７゜４８に供給さ
れ、そこで、導線４１　、４２および４５　、４６を経
由して到達する不つりあい力の成分に付加される・ 偏差量確定に用いる角度基準システムを示す第２図では
、クランク軸２の横断面を単純化した形で描いである。

図示の場合にはクランクピン４がクランプ装置４０で締
めつけられている。計測軸受１はクランク軸２を、左側
のジャーナルの領域、すなわち支え面３４で支える。ク
ランクピン４の軸６１とクランク軸の回転軸６２とは同
−鉛直面６０上にある。理想位置からの半径方向の偏差
量を確定するため、測定用探針８および１）がそれぞれ
クランクピン４および７の回転軸に向かって鉛直に、そ
れらのクランクピンの周囲面に接触させられる。

測定用探針の接触によって、それぞれのクランクピンの
回転軸の偏位量、すなわちそれぞれのクランクピンの重
心位置の偏位量が得られる。この量に関しては、更にそ
れぞれのクランクピンの半径も考慮に入れなければなら
ないことは明白である。

クランクピンで重要なのは、そこに固定される構成部材
の直径精度ｔごから、個々のクランクピンそのものの許
容誤差を補償する必要はない。これに反して、支持部分
の直径の精度がこの実施例の場合はど十分でないような
他の回転体の場合には、支持部分の対称軸、すなわち支
持部分の重心位置から、その外部輪郭線までの距離を、
補足的に補償すべきである。クランクピン５および６の
半径）　　　方向の偏差量は、測定用探針１２および１
８を使って、これらのクランクピンの回転軸に向かって
水平に測定する。

クランクピン５の角度的なずれは、測定用探針９によっ
て、このクランクピンの回転軸に向かって鉛直に測定さ
れる。クランクピン７の角度的な偏差量は、測定用探針
１４によって水平に測定され、クランクピン６の角度的
な偏差量は、測定用探針１０によって、このクランクピ
ンの回転軸に向かって鉛直に測定される。この場合には
クランクピン４を基準ピンとしたのだから、クランクピ
ン４については角度的なずれを測定する必要はない。

第３図に示す角度基準システムにおいても同様にクラン
クピン４がクランプ装置４０に保持され、支え而８４が
計測軸受１に支えられている。軸６１と回転軸６２は第
２図の場合と同様に鉛直面６０上にある。しかし測定用
探針の作用方向は、鉛直面６ｏに対して傾斜した平面上
にあり、それぞれ軸６１．６３゜６４　、６５と交わっ
ている。４対、の測定用探針６９　、７０　。

７１．７２が１対ずつ、これらの軸のそれぞれと交わる
ように配置され、それによって各クランクピンの半径方
向および円周方向のずれが測定される。

この第３図に示した角度基準システムでは、１対ごとの
測定用探針の作用方向は９０°の角をなしている。しか
し、１対ごとの測定用探針の作用方向のなす角を、９０
’以外の角にすることも可能である。それと共に、回転
体の不つりあいを検査する角度基準システムにおいて、
既に偏差量を測定してしまうことも可能である。

（へ）効果 マスターリングを取り付け、且つそれを取り付は位置に
保持しておくという手間をかけることなしに、実際値と
目標値間の誤差の不つりあいを回避できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、偏差量を検知し、データ処理するための測定
装置の概略図、第２図および第８図は、偏差量を確定す
るための第１および第２の角度基準システム説明図であ
る。 ２・・・回転体 ４．５，６．７・・・支持部分 １５〜２１・・・比較回路 ２４〜２７・・記憶装置 ３０．８１・・・補償平面 ３２　、８８・・・変換回路 ５３・・・不つりあい表示器 ５４〜５７・・・回路 ６０・・・平面 ６１・・・軸 ６２・・回転軸 ６Ｂ　、　６４　、６５・・・軸 ６９　、７０　、７１　、７２・・・測定用探針特許出
願人　　カール　シェンク　アクチェンゲゼルシャフト
代理人　弁理♀　池　１）定　夫： Ｉ□　　番 第２図 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体特にクランク軸のつりあい試験において、
   後工程で慣性のある部品を取り付けるよう準備された回
   転体の支持部分、即ちクランクピンの実際位置を検出し
   、その実際位置と理想位置との偏差がつりあわせ工程中
   に測定された不つりあいに付加されることを特徴とする
   つりあい試験方法。
2. （２）複数個の支持部分のそれぞれの実際位置と理想位
   置との偏差の影響を合成力として、つりあい試験で見い
   だされた不つりあいに付加されることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）偏差量の確定と不つりあいの確定とが同一の角度
   基準システムで行われることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項および／または第２項記載の方法。
4. （４）回転体、つりあい試験機、および、補償平面にお
   いて除去されるべき不つりあいのための修正面分離回路
   と不つりあい表示器とを備えた不つりあい測定器を有す
   る、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の方法を実施するための測定装置において、 クランクピンの半径方向および円周方向の実際位置を調
   べるための測定用探針を備えており、各測定用探針には
   比較回路（１５）ないし（２１）が接続され、該比較回
   路において、クランクピンの半径方向および円周方向の
   実際位置と理想位置との間の偏差が形成されると共に、
   その偏差が該比較回路において、左側の補償平面（３０
   ）に入る成分と右側の補償平面（３１）に入る成分とに
   分離され、 上記成分は各平面においてその符号別に合計されて、そ
   れぞれの記憶装置（２４）、（２６）、（２５）、（２
   ７）に記憶され、 各記憶装置に書き込まれた和の不つりあい力は、それぞ
   れの回路（５４）、（５５）、（５６）、（５７）で確
   定され、回転体の不つりあい測定の結果も平面（３０）
   、（３１）において各平面ごとに各成分に分けられ、そ
   れに上記確定の結果が付加され、 上記の結果を、回転体（２）から修正されるべき不つり
   あいの値として、不つりあい表示語（５３）に各補償平
   面について、成分ごとに切り離されて表示される ことを特徴とする測定装置。
5. （５）実際位置が理想位置からどれだけ幾何学的に偏差
   しているかを、不つりあい測定の角度基準システムとは
   異なつた角度基準システムで測定する際、回転体の不つ
   りあい値を付加する前の偏差の値の変換用として、変換
   回路（３２）、（３３）が設けられていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第４項記載の測定装置。
6. （６）回転体上の支持部分の位置を幾何学的に測定する
   ための角度基準システムにおいて、 支持部分（４）が基準として固定され、 回転体の回転軸（６２）と基準用支持部分の軸（６１）
   とを含む平面（６０）に対して垂直な平面上で、第１の
   測定用探針が、ある角をなしており、第２の測定用探針
   の測定方向も同様に上記と同じ垂直平面上にあるが、第
   １の測定用探針の測定方向とは、ある角特に９０°をな
   しており、すべての支持部分（４）、（５）、（７）、
   （６）が、これら第１および第２の測定用探針によつて
   調べられ、 おのおのの支持部分用として設けられている２本ずつの
   測定用探針（６９）、（７０）、（７１）、（７２）の
   測定方向が、支持部分（４）、（５）、（７）、（６）
   のそれぞれの軸（６１）、（６３）、（６４）、（６５
   ）と交わつている角度基準システムを使用していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から同第５項のいず
   れかに記載の方法または装置。