| 【発明の名称】 |
釣合試験機 |
| 【発明者】 |
【氏名】森嶋 信次
【氏名】渡辺 勉
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| 【要約】 |
【課題】供試回転体の軸端部に形成されたスプライン等に対して、その回転体を回転させためのカップリング治具を自動的に迅速かつ確実結合させることができ、サイクルタイムを短縮化して処理能力を向上させることのできる釣合試験機を提供する。
【解決手段】供試回転体Ｗをその形状的特徴を利用して回転軸回りに一定の向きにセット治具７に支持することで、軸端部のスプライン等Ｓを一定の角度位相に位置決めする一方、カップリング治具３をその角度位相が一定となるように位置決め停止させた状態で供試回転体Ｗの軸端部に対して接近させてスプラインＳに対して結合させる駆動機構５を設けることで、スプラインＳとカップリング治具３の角度位相を常に一定とした状態でこれら両者を結合させることを可能とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 供試回転体をその回転軸が水平となるように軸受部に支承し、その回転体の軸端部に形成されたスプラインもしくはキー溝にカップリング治具を噛み合わせて回転駆動することによって生じる不釣合信号を検出し、その回転体に存在する不釣合いの方向と量を求める釣合試験機において、供試回転体をその形状的特徴を利用して回転軸回りに一定の向きに支持することにより、上記スプラインもしくはキー溝の角度位相が一定となるように位置決めするセット治具と、そのセット治具により周方向に位置決めされた状態の供試回転体を上記軸受上に搬送する搬送手段と、上記カップリング治具をその角度位相が一定となるように位置決め停止させるとともに、その位置決め状態で軸受上の供試回転体の軸端部に対して水平方向に接近・離隔させる駆動機構と、を備えていることを特徴とする釣合試験機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は釣合試験機に関し、更に詳しくは、供試回転体を水平軸上で回転させて不釣合い情報を得る横型の釣合試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】横型の釣合試験機においては、一般に、供試回転体をその回転軸が水平となるように両端部近傍を試験機の軸受部で支承した状態で回転させ、その回転体の不釣合いに起因して生じる振動ないしは遠心力等を、軸受部に設けられた検出器によって検出する。また、このような横型の釣合試験機のうち、例えばクランクシャフト等のように、少なくとも一方の軸端部にスプラインが形成されていたり、あるいはキー溝が形成されているような回転体用の試験機においては、スプラインもしくはキー溝（以下、スプライン等と称する）に対して、それと噛み合う形状を有するカップリング治具を結合させ、そのカップリング治具を介して供試回転体に回転を与えることが行われている。
【０００３】以上のように供試回転体を回転駆動すべくその軸端部に形成されたスプライン等にカップリング治具を噛み合わせるには、回転体側のスプライン等と、カップリング治具側の筒形スプライン等の凹凸形状の角度位相を一致させた状態でカップリング治具を回転体に対して軸方向に移動させて結合させる必要がある。そのため、このような工程を自動的に行う従来のこの種の釣合試験機においては、供試回転体を支承する軸受部にギアを取り付けるとともに、そのギアに噛み合うラックをシリンダにより微動させることで供試回転体を軸受部上で若干量ずつ回動させる機構を設け、カップリング治具を供試回転体のスプライン等に噛み合わせるべく前進させたとき、両者の位相が相違して噛み合わなかった場合に、供試回転体を微少量だけ回動させ、再度カップリング治具を前進させるといった対策が講じられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のような供試回転体を微少量ずつ回動させることによる回転体とカップリング治具との角度位相のマッチング方法では、回転体のスプライン等とカップリング治具とが噛み合うまでに供試回転体を何度も回動させなければならない場合が多く、その所要時間が長くなる分だけサイクルタイムが延長し、ひいては釣合試験機の処理能力を低下させる原因となっている。
【０００５】本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、軸端部に形成されたスプライン等に対して、供試回転体を回転させるためのカップリング治具を自動的に迅速かつ確実に結合させることができ、その分、従来のこの種の装置に比して処理能力を向上させることのできる釣合試験機の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の釣合試験機は、供試回転体をその回転軸が水平となるように軸受部に支承し、その回転体の軸端部に形成されたスプラインもしくはキー溝にカップリング治具を噛み合わせて回転駆動することによって生じる不釣合信号を検出し、その回転体に存在する不釣合いの方向と量を求める釣合試験機において、供試回転体をその形状的特徴を利用して回転軸回りに一定の向きに支持することにより、上記スプラインもしくはキー溝の角度位相が一定となるように位置決めするセット治具と、そのセット治具により周方向に位置決めされた状態の供試回転体を上記軸受上に搬送する搬送手段と、上記カップリング治具をその角度位相が一定となるように位置決め停止させるとともに、その位置決め状態で軸受上の供試回転体の軸端部に対して水平方向に接近・離隔させる駆動機構とを備えていることによって特徴づけられる。
【０００７】ここで、本発明で言うスプラインとは広義のスプラインを意味し、角形スプラインのほか、いわゆるインボリュートセレーション等を含むものである。
【０００８】本発明は、回転体の軸端部に形成されるスプラインやキー溝が、例えばクランクシャフト等のようにその回転体に形状的な特徴がある場合には、一般に、その形状的特徴に対して一定の角度位相のもとに刻設されることを利用して、供試回転体のスプライン等を一定の角度位相となるように周方向に位置決めする一方、それに合わせてカップリング治具も一定の角度位相となるように位置決めして挿入動作を行うことにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【０００９】すなわち、本発明におけるセット治具は、供試回転体の形状的特徴を利用した支持方法によって、その回転体を周方向に一定の姿勢で支持する。これにより、回転体はそのスプライン等が常に一定の角度位相のもとに支持された状態となり、その状態で軸受部上に搭載される。一方、カップリング治具の駆動機構は、軸受部上での供試回転体のスプライン等の一定の角度位相に合わせて、カップリング治具を常に一定の角度位相に位置決め停止させた状態で回転体に対して軸方向に前後動させる。従って、カップリング治具は、供試回転体のスプライン等と常に同一の角度位相のもとに当該回転体の軸端部に挿入されることになり、従来装置に比してスプライン等に対する結合の所要時間を大幅に短縮化することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について詳述する。図１は本発明をクランクシャフト用の釣合試験機に適用した実施の形態の要部構成を示す斜視図で、図２はそのカップリング治具３およびその駆動機構５の近傍の部分縦断面図であり、図３はそのＡ矢視で示す駆動機構５の正面図である。また、図４はワークセット治具７の説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はその左側面図である。
【００１１】供試回転体であるクランクシャフトＷ（本図は４気筒用のものを示す）は、図５に模式図よってに例示するように、両端のジャーナル部ＷＪａ，ＷＪｂの間に、それぞれクランクピンＷＰ１〜ＷＰ４で連結された各一対のクランクアームＷＡの複数対が配置されるとともに、その各対のクランクアームＷＡどうしはジャーナル部ＷＪａ，ＷＪｂと同軸の中間軸部ＷＣにより連結されてなる一般的なクランクシャフトである。また、一方のジャーナル部ＷＪａの軸端部にはスプラインＳが刻設されている。このスプラインＳは、ジャーナル部ＷＪａ，ＷＪｂと各クランクピンＷＰ１〜ＷＰ４との周方向位置関係を基準として、一定の角度位相のもとに形成されている。
【００１２】以上のようなクランクシャフトＷは、釣合試験時にはその両端のジャーナル部ＷＪａ，ＷＪｂがそれぞれ軸受部１ａ，１ｂ上に載せられ、水平軸に沿って回動自在に支承される。軸受部１ａ，１ｂは、それぞれ測定架台２ａ，２ｂに回動自在に支持された各２個のローラＲによって構成され、測定架台２ａ，２ｂに不釣合検出用の検出器（図示せず）が取り付けられる。
【００１３】一方の軸受部１ａの側方には、クランクシャフトＷのスプラインＳに対して噛み合った状態で回転することにより、クランクシャフトＷを軸受部１ａ，１ｂ上で回転させるためのカップリング治具３が配設されている。このカップリング治具３は、軸受部１ａ側の先端部が開口した筒状体の内周面にクランクシャフトＷのスプラインＳに噛み合うスプライン歯形が形成されたものであり、その基端部は２つのユニバーサルジョイント４ａ，４ｂを介して駆動機構５に接続されている。駆動機構５は、サーボモータ（図示せず）により水平軸上での回転が与えられる中空回転軸部５１と、その中空回転軸部５１の内部でキー５１ａによって相対的な回転が規制され、かつ、軸方向に摺動自在に設けられたスライド部材５２と、カップリング治具３を保持して軸受部１ａに対して接近・離隔する方向に前後動する平行チャック５３およびその前後動機構５４と、サーボモータにより略一定の位相で停止された中空回転軸５１およびスライド部５２を、停止状態の角度位相が正確に一定となるように位置決めする位置決め装置５５を主体として構成されている。
【００１４】サーボモータの回転は、中空回転軸５１とこれに対して回転が規制されたスライド部材５２、およびユニバーサルジョイント４ａ，４ｂを介してカップリング治具３に伝達される。
【００１５】また、平行チャック５３は、Ｖ面が形成された平板５３ａと平坦面が形成された平板５３ｂとを、Ｖ面と平坦面とが対向するように互いに平行に配置したものであり、各平板５３ａ，５３ｂはそれぞれ、カップリング治具３の外周に軸方向に所定の間隔を開けて形成された２つのフランジ部３ａ，３ｂの間に挿入された状態で、Ｖ面と平坦面によってカップリング治具３を挟み込んで保持するように構成されている。前後動機構５４は、平行チャック５３を軸受部１ａに対して接近・離隔する方向に変位自在に支持する直線案内機構５４ａと、その直線案内機構５４ａ上で平行チャック５３を変位させるシリンダ５４ｂを主体として構成され、この前後動機構５４を駆動することによって平行チャック５３を前後動させると、カップリング治具３はフランジ部３ａまたは３ｂにおいて押圧されて前進もしくは後退し、このとき、スライド部材５２は中空回転軸５１内で軸方向に摺動変位する。
【００１６】位置決め装置５５は、中空回転軸５１の鉛直下方に配置され、中空回転軸５１およびスライド部材５２に形成されて中空回転軸５１の外周面に開口する位置決め用孔５１ｂに嵌まり込んだ状態で、中空回転軸５１に固定された保持部材５５ｅ内で摺動自在で、かつ、バネ５５ｃにより中空回転軸５１側に付勢されたテーパ軸５５ａと、そのテーパ軸５５ａの下端部に形成されたフランジ部に係合し、かつ、図２において紙面に直交する方向の両側面部が開口した引込み部材５５ｂと、その引込み部材５５ｂを鉛直方向に上下動させて中空回転軸５１に対して接近・離隔させるシリンダ５５ｄを主体として構成されており、中空回転軸５１の回転時には引込み部材はテーパ軸５５ａに対して非接触状態となる。中空回転軸５１は、前記したようにサーボモータの制御により角度位相が略一定となるように停止されるが、その停止目標となる角度位相は位置決め用孔５１ｂ並びにそこに嵌まり込んだテーパ軸５５ａが鉛直下方を向いた状態であり、若干の誤差を伴ってこれらが鉛直下方を向いた状態で停止される。この状態でシリンダ５５ｄを駆動して引込み部材５５ｂを鉛直下方に下降させ、テーパ軸５５ａをその下端部のフランジ部を介して下降させると、テーパ軸５５ａが鉛直方向を向くように中空回転軸５１が若干量だけ回動し、これによってカップリング治具３は一定の角度位相で正確に位置決め停止された状態となる。この位置決め停止状態におけるカップリング治具３のスプライン歯形の角度位相は、後述するワークセット治具７上に載せることによって周方向に位置決めされたクランクシャフトＷの軸端のスプラインＳに噛み合う位相となるように、駆動機構５に対するカップリング治具３の取り付け位相が設定されている。
【００１７】供試回転体であるクランクシャフトＷは搬送装置６によって自動的に軸受部１ａ，１ｂ上に載せられる。搬送装置６は、水平方向に伸びる直線案内機構６１上に変位自在に支持された移動部材６２と、その移動部材６２を直線案内機構６１上で移動させる横移動用シリンダ６３と、移動部材６２を直線案内機構６１および横移動用シリンダ６３ごと上下動させる直線案内機構６４および昇降用シリンダ６５を主体として構成されている。また、移動部材６２の先端部には、ワークセット治具７が固定されている。
【００１８】ワークセット治具７は、図１および図４に示すように、それぞれが鉛直に立てられた２枚の平板状のワーク受け板７１および７２を有し、一方のワーク受け板７１の上端にはＶ溝７１ａが形成されているとともに、他方のワーク受け板７２の上端にもＶ溝７２ａ形成されているが、このＶ溝７２ａは、Ｖ形の両側が鉛直に立ち上がってなる平行部７２ｂを伴っている。そして、これら両ワーク受け板７１，７２のＶ溝７１ａ，７２ａの高さは互いに異なり、一方のＶ溝７１ａにクランクシャフトＷの回転軸心と同軸上の中間軸部ＷＣを支承し、かつ、他方のＶ溝７２ａに第１クランクピンＷＰ１を支承することにより、クランクシャフトＷは水平となるように設定されている。
【００１９】搬送装置６では、横移動用シリンダ６３および昇降用シリンダ６５を駆動して移動部材６２の先端に固定したワークセット治具７を移動させることにより、そのワークセット治具７上に載せられたクランクシャフトＷを、図１および図６に示す搬送経路Ｐ１〜Ｐ３を経て軸受１ａ，１ｂ上の測定位置Ｐ４へと搬送する。すなわち、図６は図１におけるＡ矢視方向から見た概略図であり、装置外部から搬入・搬出位置Ｐ１に移送されてきたクランクシャフトＷをその直上の位置Ｐ２に持ち上げた後に、軸受部１ａ，１ｂの直上位置Ｐ３にまで横移動させた後に下降させて、測定位置Ｐ４である軸受部１ａ，１ｂ上に載せる。また、釣合試験終了後のクランクシャフトＷは上記と逆の経路を経て測定位置Ｐ４から搬入・搬出位置Ｐ１へと持ち出され、装置外部へと移送される。
【００２０】次に、以上の本発明の実施の形態の自動運転時における動作の詳細について述べる。クランクシャフトＷの搬入時においては、搬入・搬出位置Ｐ１に待機しているワークセット治具７上にクランクシャフトＷを載せる。このとき、前記したように一方のＶ溝７１ａに中間軸部ＷＣを、他方のＶ溝７２ａに第１クランクピンＷＰ１を載せることにより、クランクシャフトＷは水平の姿勢で、かつ、第１クランクピンＷＰ１がジャーナル部ＷＪａ，ＷＪｂ並びに中間軸部ＷＣを結ぶ軸心に対して鉛直上方となるように周方向に位置決めされた状態となる。この状態では、従って、一方のジャーナル部ＷＪａの軸端部に形成されたスプラインＳの角度位相も一定となる。また、このクランクシャフトＷの搬入時においては、カップリング治具３は軸受部１ａから離隔した状態で停止して待機しているが、その停止の角度位相は、前記したように当該カップリング治具３を装着した中間回転軸５１の位置決め用孔５１ｂが鉛直下方を向いた一定の位相となっている。
【００２１】さて、搬入・搬出位置Ｐ１のワークセット治具７上に載せられたクランクシャフトＷは、搬送装置６の駆動により軸受部１ａ，１ｂ上に載せられるが、このとき、ワークセット治具７は、クランクシャフトＷを位置Ｐ３から下降させて軸受１ａ，１ｂ上に載せた後、更に僅かに下降することにより、クランクシャフトＷの第１クランクピンＷＰ１が、ワーク受け板７２のＶ溝７２ａが第１クランクピンＷＰ１と非接触になるが、Ｖ溝７２ａの上方の平行部７２ｂにおいて第１クランクピンＷＰ１を挟み込んだ状態で待機する。従って、この状態においては、クランクシャフトＷは両端のジャーナル部ＷＪａ，ＷＪｂにおいて軸受部１ａ，１ｂに回動自在に支承されるものの、ワークセット治具７の平行部７２ｂと第１クランクピンＷＰ１との干渉により回動不能な状態となる。そして、この状態で平行チャック５３を駆動することにより、カップリング治具３がクランクシャフトＷの軸端のスプラインＳと結合すべく軸受部１ａに接近する向きに移動する。このとき、クランクシャフトＷのスプラインＳとカップリング治具３のスプライン歯形が互いに噛み合う角度位相に位置決めされているため、これら両者は容易に結合される。
【００２２】カップリング治具３とクランクシャフトＷのスプラインＳとの結合後、搬送装置６の駆動によりワークセット治具７がクランクシャフトＷに対して非接触の位置にまで下降した後、駆動機構５のサーボモータが回転駆動してカップリング治具３を介してクランクシャフトＷを回転させ、不釣合信号を検出する。その後、サーボモータが前記したように中空回転軸５１の位置決め用孔５１ｂが略鉛直下方を向く一定の角度位相で停止し、その後、位置決め装置５５のシリンダ５５ｄの駆動により引込み部材５５ｂが下降してテーパ軸５５ａが鉛直下方に引き込まれることにより、カップリング治具３の角度位相が当初の一定の位相となるように位置決めされる。これにより、クランクシャフトＷは第１クランクピンＷＰ１が鉛直上方を向いた姿勢となる。このテーパ軸５５ａの引込み状態においては、テーパ軸５５ａはスライド部材５４の孔から離脱した状態となり、その状態で平行チャック５３の駆動によりスライド部材５４がＢ方向へと移動してカップリング治具３が後退してスプラインＳとの結合が解かれてこれら両者が非接触状態となる。その状態で、搬送装置６の駆動によりワークセット治具７が上昇してクランクシャフトＷの中間軸部ＷＣおよび第１クランクピンＷＰ１を平板７１のＶ溝７１ａおよび平板７２のＶ溝７２ａによってそれぞれ持ち上げて位置Ｐ４からＰ３へと移送した後、位置Ｐ２へと横移動し、搬入・搬出位置Ｐ１にまでクランクシャフトＷを搬送し、次のサイクルへと移る。
【００２３】なお、以上の実施の形態においては、クランクシャフトを供試回転体として、その軸端部に形成されたスプラインにカップリング治具を結合させることによってそのクランクシャフトを回転させる例を述べたが、本発明は、クランクシャフト以外にもその軸端部にスプラインが形成され、かつ、そのスプラインの角度移送と他の形状的特徴とが一定の関係にある各種回転体を供試回転体とし得ることは勿論であり、更には、スプラインに代えて軸端部にキー溝が形成されている回転体にも適用することができ、その場合、カップリング治具にはそのキー溝に嵌まり込むキー状の突起を形成すればよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、供試回転体の形状的特徴を利用して、その回転体の軸端部に形成されているスプライン等が一定の角度位相となるように周方向に位置決めするとともに、そのスプライン等に結合されて供試回転体を回転させるためのカップリング治具を一定の角度位相となるように位置決め停止し、その状態でカップリング治具を移動させて供試回転体のスプライン等に接合するから、従来のこの種の装置のように試行錯誤的に供試回転体を微少量ずつ回転させながらカップリング治具を結合する場合に比して、カップリング治具の結合動作を確実なものとすると同時にその所要時間を大幅に短縮化することができ、釣合試験機の処理能力を向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１９９３
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年２月１８日（１９９９．２．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０６０８
【弁理士】
【氏名又は名称】河▲崎▼ 眞樹
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４１２８４（Ｐ２０００−２４１２８４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４０１２２ |
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