JP6797745B2 - Center hole determination device - Google Patents
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Description
本発明は、センタ穴決定装置に関する。 The present invention relates to a center hole determining device.
クランクシャフトは、エンジンに組み込まれて使用されるため、回転不釣り合い量があると、エンジン回転時に振動が生じる等の問題が発生する。そのため、クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えることが必要である。 Since the crankshaft is used by being incorporated in the engine, if there is an unbalanced amount of rotation, problems such as vibration during engine rotation occur. Therefore, it is necessary to suppress the amount of rotation imbalance of the crankshaft.
クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えるには、加工前の素材クランクシャフトの実形状を正確に把握して完成品状態で最適バランスとなる慣性主軸を算出し、算出された慣性主軸上に素材クランクシャフトの加工基準となるセンタ穴を形成することが重要である。 To reduce the amount of rotational imbalance of the crankshaft, accurately grasp the actual shape of the material crankshaft before processing, calculate the moment of inertia spindle that is the optimum balance in the finished product state, and place the material crank on the calculated moment of inertia spindle. It is important to form a center hole that serves as a machining standard for the shaft.
ここで、特許文献1では、素材クランクシャフトの実形状を正確に再現することを目的として、素材クランクシャフトの成型に用いられる上型と下型とのずれによる誤差を補間する手法が提案されている。特許文献1では、カウンタウェイトのうち上型領域と、下型領域と、上型領域と下型領域の間に補間された中間領域とのそれぞれを質点として捉えることによって、素材クランクシャフトの慣性主軸が求められている。 Here, Patent Document 1 proposes a method of interpolating an error due to a deviation between an upper mold and a lower mold used for molding a material crankshaft for the purpose of accurately reproducing the actual shape of the material crankshaft. There is. In Patent Document 1, the inertial spindle of the material crankshaft is obtained by regarding each of the upper die region, the lower die region, and the intermediate region interpolated between the upper die region and the lower mold region as mass points in the counterweight. Is required.
ところで、完成品状態のクランクシャフトでは、オイル孔やキー溝などの切り欠きが設けられる場合がある。また、直列3気筒エンジン用のクランクシャフトのように、クランクシャフト単体ではなく、ピンジャーナルにコンロッドが取り付けられた状態で回転バランスがとれるように設計されているものもある。 By the way, the crankshaft in the finished product state may be provided with notches such as oil holes and keyways. In addition, there are some crankshafts for in-line 3-cylinder engines that are designed so that the rotation can be balanced with the connecting rod attached to the pin journal instead of the crankshaft alone.
しかしながら、特許文献1の手法では、カウンタウェイトの各領域のみを質点として捉えて慣性主軸が求められている。そのため、後工程において素材クランクシャフトに切り欠きが設けられる場合や、クランクシャフトに重量物を取り付けなければ回転バランスがとれない場合には、完成品状態のクランクシャフトの慣性主軸が、素材クランクシャフトの慣性主軸からずれてしまう。従って、特許文献1の手法では、クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑えるにも限界がある。 However, in the method of Patent Document 1, only each region of the counterweight is regarded as a mass point, and the main axis of inertia is required. Therefore, if the material crankshaft is notched in the subsequent process, or if the rotation balance cannot be achieved without attaching a heavy object to the crankshaft, the inertial spindle of the finished crankshaft will be the material crankshaft. It deviates from the main axis of inertia. Therefore, in the method of Patent Document 1, there is a limit in suppressing the amount of rotational imbalance of the crankshaft.
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑制可能な素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a center hole determining device for a material crankshaft capable of suppressing a rotational imbalance amount of the crankshaft.
本発明に係るセンタ穴決定装置は、カウンタウェイトを少なくとも1つ有する素材クランクシャフトのセンタ穴を決定するためのものであって、カウンタウェイトに対応する正の質点と、素材クランクシャフトに設けられる切り欠きに対応する負の質点、及び/又は、素材クランクシャフトに取り付けられる重量物に対応する正の質点とに基づいて、素材クランクシャフトの慣性主軸を設定する慣性主軸設定部を備える。 The center hole determining device according to the present invention is for determining the center hole of a material crankshaft having at least one counterweight, and has a positive mass point corresponding to the counterweight and a cut provided on the material crankshaft. It is provided with an inertial spindle setting section that sets the inertial spindle of the material crankshaft based on the negative mass points corresponding to the notches and / or the positive mass points corresponding to the heavy objects attached to the material crankshaft.
本発明によれば、クランクシャフトの回転不釣り合い量を抑制可能な素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a center hole determining device for a material crankshaft capable of suppressing a rotational imbalance amount of the crankshaft.
[素材クランクシャフト1]
図1は、素材クランクシャフト1の一例であり、ここでは直列3気筒エンジン用の素材クランクシャフトを示している。この素材クランクシャフト1は、例えば鍛造又は鋳造により成形される。
[Material Crankshaft 1]
FIG. 1 is an example of a material crankshaft 1, and here, a material crankshaft for an in-line 3-cylinder engine is shown. The material crankshaft 1 is formed, for example, by forging or casting.
素材クランクシャフト1は、4つのメインジャーナルJ(J1〜J4)と、3つのピンジャーナルP(P1〜P3)と、6つのカウンタウェイトCW(CW1〜CW6)とを有する。素材クランクシャフト1においては、Z軸方向に、メインジャーナルJ1、カウンタウェイトCW1、ピンジャーナルP1、カウンタウェイトCW2、メインジャーナルJ2、カウンタウェイトCW3、ピンジャーナルP2、カウンタウェイトCW4、メインジャーナルJ3、カウンタウェイトCW5、ピンジャーナルP3、カウンタウェイトCW6、メインジャーナルJ4の順に並んでいる。 The material crankshaft 1 has four main journals J (J1 to J4), three pin journals P (P1 to P3), and six counterweights CW (CW1 to CW6). In the material crankshaft 1, in the Z-axis direction, the main journal J1, the counterweight CW1, the pin journal P1, the counterweight CW2, the main journal J2, the counterweight CW3, the pin journal P2, the counterweight CW4, the main journal J3, and the counterweight. CW5, pin journal P3, counterweight CW6, and main journal J4 are arranged in this order.
[クランクシャフト加工システム100]
次に、実施形態に係るクランクシャフト加工システム100について、図2を参照しながら説明する。図2(a)は、クランクシャフト加工システム100のハードウエア構成図であり、図2(b)は、センタ穴決定装置20の機能構成図である。
[Crankshaft processing system 100]
Next, the
クランクシャフト加工システム100は、素材クランクシャフト1の両端面にセンタ穴を加工する加工手段の一例としてのセンタ穴加工機10と、素材クランクシャフト1の両端面に加工されるセンタ穴の位置を決定するセンタ穴決定装置20と、センタ穴が加工された素材クランクシャフトに対して所定の加工を行うクランクシャフト加工機30とを有する。
The
センタ穴加工機10は、素材クランクシャフトの形状を測定するための測定手段の一例としての形状測定機11を備えている。
The center
形状測定機11は、例えば、レーザ変位計、赤外線変位計、LED式変位センサ等の非接触変位計、又は、作動トランス等の接触式変位計を有し、変位計からの測定値に基づいて素材クランクシャフト1の形状を測定する。本実施形態において、形状測定機11は、素材クランクシャフト1のうち各カウンタウェイトCWの外形形状のみを測定する。
The
なお、形状測定機11は、測定対象を複数の異なる位置から測定することにより、素材クランクシャフトの形状全体を3次元形状データとして生成する3次元デジタイザ(イメージスキャナ)であってもよい。
The
センタ穴決定装置20は、素材クランクシャフト1の両端面に加工されるセンタ穴の位置を決定するための処理装置である。センタ穴決定装置20は、CPU(Central Processing Unit)21と、ROM(Read Only Memory)22と、RAM(Random Access Memory)23とを有する。
The center
ROM22は、CPU21に実行させる各種プログラムや各種情報を記憶する。本実施形態では、ROM22は、後述する素材クランクシャフト1のセンタ穴の位置を決定する処理のプログラムを記憶している。また、ROM22は、素材クランクシャフト1のうち6つのカウンタウェイトCWそれぞれの設計形状を示す設計形状データを記憶している。なお、ROM22は、クランクシャフト加工機30における素材クランクシャフト1の加工内容を記憶していてもよい。
The
RAM23は、プログラムやデータを記憶する領域として、あるいはCPU21による処理に使用しているデータを格納する作業領域として利用される。
The
CPU21が、ROM22に格納されているプログラムをRAM23に読み出して処理を実行することによって、センタ穴決定装置20は、図2(b)に示すように、実形状データ取得部20a、伸縮率算出部20b、補正部20c、慣性主軸設定部20d、慣性主軸修正部20e及びセンタ穴決定部20fとして機能する。
When the
[センタ穴決定装置20の機能]
以下、センタ穴決定装置20の機能について説明する。
[Function of center hole determination device 20]
Hereinafter, the function of the center
<実形状データ取得部20a>
実形状データ取得部20aは、素材クランクシャフト1のうち6つのカウンタウェイトCWそれぞれの形状を示す実形状データを形状測定機11から取得する。
<Actual shape
The actual shape
形状測定機11は、各カウンタウェイトCWの形状を測定する。具体的には、形状測定機11は、図3の●で示すように、各カウンタウェイトCWの外周輪郭位置を測定する。これによって、形状測定機11は、各カウンタウェイトCWの2次元の実形状を示す実形状データを生成する。なお、図3では測定位置が模式的に示されており、実際には図3に示される●よりも多くの位置で測定が行われてもよい。
The
なお、各カウンタウェイトCWの形状の測定方法としては、例えば、変位計を固定して、素材クランクシャフト1を回転させながら測定する方法、素材クランクシャフト1を固定して、変位計をその周りに回転させながら測定する方法、或いは、素材クランクシャフト1を上下から挟み込むように配置した変位計を直線移動させながら測定する方法が挙げられるが、これに限られるものではない。 As a method of measuring the shape of each counter weight CW, for example, a method of fixing a displacement meter and measuring while rotating the material crankshaft 1, a method of fixing the material crankshaft 1 and placing a displacement meter around it. A method of measuring while rotating, or a method of measuring while linearly moving a displacement meter arranged so as to sandwich the material crankshaft 1 from above and below can be mentioned, but the present invention is not limited to this.
<伸縮率算出部20b>
伸縮率算出部20bは、素材クランクシャフト1の各カウンタウェイトCWの設計形状を示す設計形状データをROM22から取得する。伸縮率算出部20bは、各カウンタウェイトCWの実形状を示す実形状データを実形状データ取得部20aから取得する。
<Expansion
The expansion / contraction
図3に示すように、実形状の位置及び角度は、設計形状の位置及び角度に対してずれている。図3において、設計形状は実線で示されているが、実際の設計形状は多数の極座標によって示される。極座標の個数は特に制限されないが、例えば、カウンタウェイトCWの中心P1周りに等角度で360個設定することができる。 As shown in FIG. 3, the position and angle of the actual shape deviate from the position and angle of the design shape. In FIG. 3, the design shape is shown by a solid line, but the actual design shape is shown by a large number of polar coordinates. The number of polar coordinates is not particularly limited, but for example, 360 can be set at equal angles around the center P1 of the counterweight CW.
ここで、図3に示すように、設計形状には、カウンタウェイトCWの中心P1周りに複数の分割領域DRが設定されている。各分割領域は、略扇形である。分割領域DRの個数は特に制限されないが、図3では、カウンタウェイトCWの中心P1周りに等角度(11.25度)で32個設定されている。カウンタウェイトCWの中心P1は、平面視したカウンタウェイトCWの幾何中心である。設計形状データには、各分割領域DRの重心Q1(図3では、1つの重心Q1だけ図示)の座標(x、y、z)と、各分割領域Rの体積Vとが含まれている。伸縮率算出部20bは、全ての分割領域DRについて、重心Q1の座標(x、y、z)と体積Vとを紐付けて記憶する。なお、z軸は素材クランクシャフト1の軸方向であり、x軸はz軸に垂直な方向であり、y軸はz軸及びx軸に垂直な方向である。
Here, as shown in FIG. 3, a plurality of divided region DRs are set around the center P1 of the counterweight CW in the design shape. Each divided area is substantially fan-shaped. The number of divided region DRs is not particularly limited, but in FIG. 3, 32 are set at an equal angle (11.25 degrees) around the center P1 of the counterweight CW. The center P1 of the counterweight CW is the geometric center of the counterweight CW in a plan view. The design shape data includes the coordinates (x, y, z) of the center of gravity Q1 of each divided region DR (only one center of gravity Q1 is shown in FIG. 3) and the volume V of each divided region R. The expansion / contraction
次に、伸縮率算出部20bは、図4に示すように、ベストフィット法を用いて、設計形状を実形状に合うように移動及び/又は回転させることによって、設計形状と実形状との誤差の二乗和が最小になる位置を見つけ出す。そして、伸縮率算出部20bは、ベストフィット前のカウンタウェイトCWの中心P1と、ベストフィット後のカウンタウェイトCWの中心P2とを比較して、x軸方向の位置変位M1、y軸方向の位置変位M2、及び、z軸周りの角度変位M3を算出する。
Next, as shown in FIG. 4, the expansion / contraction
次に、伸縮率算出部20bは、図4に示すように、位置変位M1、位置変位M2及び角度変位M3を用いて、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)を求める。伸縮率算出部20bは、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)と体積Vとを紐付けて記憶する。なお、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2のz座標は、ベストフィット前の各分割領域DRの重心Q1のz座標と同じである。また、ベストフィット後の各分割領域DRの体積Vは、ベストフィット前の各分割領域DRの体積Vと同じである。
Next, as shown in FIG. 4, the expansion / contraction
なお、図4では、重心Q1と重心Q2の位置関係を示すためにベストフィット後の設計形状における1つの分割領域DRのみが図示されているが、ベストフィット後の設計形状においても、図3に示したように32個の分割領域DRが設定されている。 In addition, in FIG. 4, only one divided region DR in the design shape after the best fit is shown in order to show the positional relationship between the center of gravity Q1 and the center of gravity Q2. As shown, 32 divided region DRs are set.
次に、伸縮率算出部20bは、図5(a)(b)に示すように、ベストフィット後の分割領域DRと実形状とを比較して、ベストフィット後のカウンタウェイトCWの中心P2を中心とする径方向における両者の誤差値aを求める。そして、伸縮率算出部20bは、図5(c)に示すように、径方向における分割領域DRの全長Sと誤差値aとの和T(=S+a)を求め、さらに、和Tを全長Sで除すことによって伸縮率U(=T/S)を求める。後述するように、伸縮率Uは、各分割領域DRを、径方向において、カウンタウェイトCWの実形状と合うように伸縮させるために用いられる。図5(a)〜(c)に示す例では、実形状のプロットが分割領域DRの径方向外側に位置しているため、伸縮率Uは1よりも大きいが、実形状のプロットが分割領域DRの径方向内側に位置する場合、伸縮率Uは1よりも小さくなる。
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the expansion / contraction
<補正部20c>
補正部20cは、伸縮率Uに基づいて、ベストフィット後の各分割領域DRの重心Q2の座標(x’、y’、z)を補正する。具体的には、補正部20cは、伸縮後の各分割領域DRの重心Q2の補正座標(x’×U、y’×U、z)を求める。伸縮後の重心Q2のz座標は、伸縮前の重心Q2のz座標と同じである。
<
The
また、補正部20cは、伸縮率Uに基づいて、ベストフィット後の各分割領域DRの体積Vを補正する。具体的には、補正部20cは、伸縮後の各分割領域DRの補正体積V×U2を求める。本発明において、各分割領域DRの体積Vを補正するとは、各分割領域DRの質量(体積Vと材料密度の乗算値)を補正することと同義である。
Further, the
そして、補正部20cは、補正体積V×U2にカウンタウェイトCWの材料密度αを乗算することによって、各分割領域DRの補正質量M(=V×U2×α)を求める。
Then, the
このように、伸縮率Uに基づいて分割領域DRのサイズを伸縮(図5(a)〜(c)では伸張)させることによって、分割領域DRを実形状のプロット位置まで全体的に等比伸縮させることができる。このことは、カウンタウェイトCWの設計形状が分割領域DRごとに実形状に合わされることを意味している。従って、カウンタウェイトCWの実形状を容易かつ正確に再現することができる。 In this way, by expanding and contracting the size of the divided region DR based on the expansion and contraction ratio U (expanding in FIGS. 5A to 5C), the divided region DR is expanded and contracted as a whole to the plot position of the actual shape. Can be made to. This means that the design shape of the counterweight CW is matched to the actual shape for each division region DR. Therefore, the actual shape of the counterweight CW can be easily and accurately reproduced.
補正部20cは、1つのカウンタウェイトCWごとに32組の補正座標(x’×U、y’×U、z)と補正質量Mとを求める。従って、補正座標(x’×U、y’×U、z)と補正質量Mとの組み合わせは、1本の素材クランクシャフト1につき32×6=192組(6つのカウンタウェイトCWごとに32組)となる。
The
<慣性主軸設定部20d>
慣性主軸設定部20dは、各カウンタウェイトCWを正の質量を有する質点(以下、「正の質点」という。)に設定し、後工程において素材クランクシャフト1に設けられる孔及び溝を負の質量を有する質点(以下、「負の質点」という。)に設定し、さらに、後工程において各ピンジャーナルPに取り付けられる重量物を正の質点に設定する。そして、慣性主軸設定部20dは、設定した正負の質点に基づいて、素材クランクシャフト1の慣性主軸を設定する。
<Inertia spindle setting unit 20d>
The moment of inertia spindle setting unit 20d sets each counterweight CW to a mass point having a positive mass (hereinafter referred to as “positive mass point”), and the holes and grooves provided in the material crank shaft 1 in a subsequent step have a negative mass. (Hereinafter, referred to as “negative mass point”) is set to a mass point having the above, and a heavy object attached to each pin journal P in a subsequent step is set to a positive mass point. Then, the moment of inertia spindle setting unit 20d sets the moment of inertia spindle of the material crankshaft 1 based on the set positive and negative mass points.
ここで、図6は、完成品状態のクランクシャフト1aの構成を示す側面図である。クランクシャフト1aは、直列3気筒エンジン用のクランクシャフトである。直列3気筒エンジン用のクランクシャフトは、各ピンジャーナルPにコンロッドが取り付けられた状態で回転バランスがとれるように設計されている。すなわち、クランクシャフト1aにおいて、各ピンジャーナルPに取り付けられるコンロッドは、回転バランスをとるための重量物として機能する。 Here, FIG. 6 is a side view showing the configuration of the crankshaft 1a in the finished product state. The crankshaft 1a is a crankshaft for an in-line 3-cylinder engine. The crankshaft for an in-line 3-cylinder engine is designed so that the rotation can be balanced with the connecting rod attached to each pin journal P. That is, in the crankshaft 1a, the connecting rod attached to each pin journal P functions as a heavy object for balancing rotation.
図6に示すように、クランクシャフト1aは、3つのオイル孔D(D1〜D3)と、1つのキー溝E1とを有する。各オイル孔D1〜D3とキー溝E1は、素材クランクシャフト1に設けられる「切り欠き」の一例である。オイル孔D1は、メインジャーナルJ1、カウンタウェイトCW1及びピンジャーナルP1を貫通しており、メインジャーナルJ1及びピンジャーナルP1の外周面に開口する。オイル孔D2は、メインジャーナルJ2、カウンタウェイトCW3及びピンジャーナルP2を貫通しており、メインジャーナルJ2及びピンジャーナルP2の外周面に開口する。オイル孔D3は、メインジャーナルJ3、カウンタウェイトCW5及びピンジャーナルP3を貫通しており、メインジャーナルJ3及びピンジャーナルP3の外周面に開口する。キー溝E1は、メインジャーナルJ1の外周面に形成される。キー溝E1は、クランクシャフト加工機30において回転位相を決めるために設けられている。
As shown in FIG. 6, the crankshaft 1a has three oil holes D (D1 to D3) and one keyway E1. The oil holes D1 to D3 and the keyway E1 are examples of "notches" provided in the material crankshaft 1. The oil hole D1 penetrates the main journal J1, the counterweight CW1 and the pin journal P1, and opens on the outer peripheral surfaces of the main journal J1 and the pin journal P1. The oil hole D2 penetrates the main journal J2, the counterweight CW3, and the pin journal P2, and opens on the outer peripheral surfaces of the main journal J2 and the pin journal P2. The oil hole D3 penetrates the main journal J3, the counterweight CW5, and the pin journal P3, and opens on the outer peripheral surfaces of the main journal J3 and the pin journal P3. The keyway E1 is formed on the outer peripheral surface of the main journal J1. The keyway E1 is provided in the
慣性主軸設定部20dは、各オイル孔D1〜D3の位置、各オイル孔D1〜D3の体積、及び素材クランクシャフト1の材料密度に基づいて、各オイル孔D1〜D3の重心座標R1〜R3における負の質量N1〜N3を求める。負の質量N1〜N3は、各オイル孔D1〜D3の体積に材料密度を乗算した値である。 The inertial spindle setting unit 20d has the center of gravity coordinates R1 to R3 of the oil holes D1 to D3 based on the positions of the oil holes D1 to D3, the volumes of the oil holes D1 to D3, and the material density of the material crankshaft 1. Find the negative masses N1 to N3. The negative masses N1 to N3 are values obtained by multiplying the volume of each oil hole D1 to D3 by the material density.
慣性主軸設定部20dは、キー溝E1の位置、キー溝E1の体積、及び素材クランクシャフト1の材料密度に基づいて、キー溝E1の重心座標R4における負の質量N4を求める。負の質量N4は、キー溝E1の体積に材料密度を乗算した値である。 The moment of inertia spindle setting unit 20d obtains a negative mass N4 at the barycentric coordinates R4 of the keyway E1 based on the position of the keyway E1 and the volume of the keyway E1 and the material density of the material crankshaft 1. The negative mass N4 is a value obtained by multiplying the volume of the keyway E1 by the material density.
慣性主軸設定部20dは、各ピンジャーナルP1〜P3の重心座標R5〜R7における正の質量N5〜N7を求める。さらに、慣性主軸設定部20dは、各ピンジャーナルP1〜P3に取り付けられる重量物(コンロッド)の重心座標R8〜R10における正の質量N8〜N10を求める。正の質量N8〜N10は、各コンロッドの質量に応じて予め設定されている。 The inertial spindle setting unit 20d obtains positive masses N5 to N7 at the center of gravity coordinates R5 to R7 of each pin journal P1 to P3. Further, the inertial spindle setting unit 20d obtains positive masses N8 to N10 at the center of gravity coordinates R8 to R10 of the heavy objects (connecting rods) attached to the pin journals P1 to P3. The positive masses N8 to N10 are preset according to the mass of each connecting rod.
慣性主軸設定部20dは、192(=32×6)個の分割領域DRの正の質点を6つのカウンタウェイトCWの正の質点に設定し、各ピンジャーナルPの重心座標R5〜R7を質量N5〜N7の正の質点に設定し、さらに、各コンロッドの重心座標R8〜R10を質量N8〜N10の正の質点に設定する。また、慣性主軸設定部20dは、各オイル孔D1〜D3の重心座標R1〜R3を質量N1〜N3の負の質点に設定し、かつ、キー溝E1の重心座標R4を質量N4の負の質点に設定する。 The moment of inertia spindle setting unit 20d sets the positive mass points of the 192 (= 32 × 6) division region DRs to the positive mass points of the six counter weights CW, and sets the center of gravity coordinates R5 to R7 of each pin journal P to the mass N5. The positive mass points of ~ N7 are set, and the center of gravity coordinates R8 to R10 of each conrod are set to the positive mass points of masses N8 to N10. Further, the moment of inertia spindle setting unit 20d sets the barycentric coordinates R1 to R3 of the oil holes D1 to D3 to negative mass points N1 to N3, and sets the barycentric coordinates R4 of the key groove E1 to the negative mass points N4. Set to.
そして、慣性主軸設定部20dは、カウンタウェイトCWに対応する正の質点と、各オイル孔D1〜D3及びキー溝E1に対応する負の質点と、各ピンジャーナルに対応する正の質点と、重量物に対応する正の質点とに基づいて、慣性主軸周りの慣性乗積が0(ゼロ)であるという条件から3次元の直線方程式を解くことによって、全質点の慣性主軸を求める。 The moment of inertia spindle setting unit 20d has a positive mass point corresponding to the counter weight CW, a negative mass point corresponding to each oil hole D1 to D3 and a keyway E1, a positive mass point corresponding to each pin journal, and a weight. The moment of inertia principal axis of all mass points is obtained by solving a three-dimensional linear equation from the condition that the moment of inertia product around the moment of inertia principal axis is 0 (zero) based on the positive mass points corresponding to the object.
このように設定される慣性主軸では、後工程において設けられる切り欠きが負の質点として加味され、かつ、完成状態で各ピンジャーナルPに取り付けられる重量物が正の質点として加味されている。そのため、各カウンタウェイトCWのみを正の質点と捉えて慣性主軸を求める場合に比べて、クランクシャフト1aの慣性主軸を精度良く予測することができる。従って、クランクシャフト1aの慣性主軸が素材クランクシャフト1の慣性主軸からずれることを抑制できるため、クランクシャフト1aの回転不釣り合い量を効果的に抑えることができる。 In the inertial spindle set in this way, the notch provided in the subsequent process is added as a negative mass point, and the heavy object attached to each pin journal P in the completed state is added as a positive mass point. Therefore, the inertial spindle of the crankshaft 1a can be predicted more accurately than in the case where only each counterweight CW is regarded as a positive mass point and the inertial spindle is obtained. Therefore, since it is possible to prevent the inertial spindle of the crankshaft 1a from deviating from the inertial spindle of the material crankshaft 1, the amount of rotational imbalance of the crankshaft 1a can be effectively suppressed.
<慣性主軸修正部20e>
素材クランクシャフト1の各カウンタウェイトCWは、クランクケースに収容されたときにクランクケースの内面と干渉しないように、後工程において外周が切削される場合がある。この場合、各カウンタウェイトCWの質量が減少するため、クランクシャフト1aの慣性主軸が、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸からずれるおそれがある。そこで、慣性主軸修正部20eは、後工程における各カウンタウェイトCWの外周切削量を予測して、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸を修正する。
<Inertia
The outer circumference of each counterweight CW of the material crankshaft 1 may be cut in a subsequent process so as not to interfere with the inner surface of the crankcase when it is housed in the crankcase. In this case, since the mass of each counterweight CW is reduced, the inertial spindle of the crankshaft 1a may deviate from the inertial spindle set by the inertial spindle setting unit 20d. Therefore, the inertial
まず、慣性主軸修正部20eは、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸を示すx、yの式を取得し、実形状データ取得部20aから実形状データを取得する。そして、慣性主軸修正部20eは、図7に示すように、カウンタウェイトCWの実形状に慣性主軸をプロットする。図7において、慣性主軸は、設計形状の幾何中心からずれているが、設計形状の幾何中心と重なっていてもよい。
First, the inertial
次に、慣性主軸修正部20eは、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸まわりに素材クランクシャフト1を回転させた場合に、カウンタウェイトCWのうちクランクケースの内面と干渉するおそれのある切削予定領域Xを設定する。切削予定領域Xは、カウンタウェイトCWがクランクケースの内面と干渉することを回避するために、後工程において切削する必要のある領域である。慣性主軸修正部20eは、設計形状の幾何中心を、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸に合わせたときに、実形状のうち設計形状からはみ出た領域(図7の斜線部)を切削予定領域Xに設定するものとする。
Next, the inertial
次に、慣性主軸修正部20eは、切削予定領域Xの位置、切削予定領域Xの体積、及び素材クランクシャフト1の材料密度に基づいて、切削予定領域Xの重心座標R11における負の質量N11を設定する。負の質量N11は、切削予定領域Xの体積に材料密度を乗算した値である。
Next, the inertial
次に、慣性主軸修正部20eは、慣性主軸設定部20dが設定した正負の質点に加えて、切削予定領域Xを負の質点に設定した状態において、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸まわりに素材クランクシャフト1を回転させたときの回転アンバランス量[g・cm]を算出する。
Next, the moment of inertia
回転アンバランス量が所定の閾値以下である場合、慣性主軸修正部20eは、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸を、そのままセンタ穴決定部20fに出力する。
When the rotation unbalance amount is equal to or less than a predetermined threshold value, the moment of inertia
回転アンバランス量が所定の閾値より大きい場合、慣性主軸修正部20eは、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸をセンタ穴決定部20fに出力せず、以下の処理を進める。
When the rotation unbalance amount is larger than a predetermined threshold value, the moment of inertia
慣性主軸修正部20eは、回転アンバランス量が所定の閾値より大きかった場合、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸を、回転アンバランス量が小さくなる方向にずらした位置に仮の慣性主軸を設定する。
When the amount of rotational unbalance is larger than a predetermined threshold, the moment of
次に、慣性主軸修正部20eは、設定した仮の慣性主軸まわりに素材クランクシャフト1を回転させた場合に、カウンタウェイトCWのうちクランクケースの内面と干渉するおそれのある切削予定領域X’を設定しなおす。この切削予定領域X’は、上述した切削予定領域Xと同様に設定することができる。
Next, the inertial
次に、慣性主軸修正部20eは、切削予定領域X’の位置、切削予定領域X’の体積、及び素材クランクシャフト1の材料密度に基づいて、切削予定領域X’の重心座標R11’における負の質量N11’を設定しなおす。
Next, the inertial
次に、慣性主軸修正部20eは、慣性主軸設定部20dが設定した正負の質点に加えて、切削予定領域X’を負の質点に設定した状態において、仮の慣性主軸まわりに素材クランクシャフト1を回転させたときの回転アンバランス量[g・cm]を算出しなおす。
Next, the inertial
回転アンバランス量が所定の閾値以下である場合、慣性主軸修正部20eは、仮の慣性主軸を修正した慣性主軸としてセンタ穴決定部20fに出力する。
When the rotation unbalance amount is equal to or less than a predetermined threshold value, the inertial
回転アンバランス量が所定の閾値より大きい場合、慣性主軸修正部20eは、仮の慣性主軸をいったん破棄して、回転アンバランス量が所定の閾値以下になる仮の慣性主軸が見つかるまで、以上の処理を繰り返し行う。その結果、慣性主軸修正部20eは、回転アンバランス量が所定の閾値以下になる仮の慣性主軸が見つかった時点で、その仮の慣性主軸を修正した慣性主軸」としてセンタ穴決定部20fに出力する。
When the rotational unbalance amount is larger than the predetermined threshold value, the inertial
<センタ穴決定部20f>
センタ穴決定部20fは、慣性主軸設定部20dによって設定された慣性主軸、又は、慣性主軸修正部20eによって修正された修正後の慣性主軸のいずれかを慣性主軸修正部20eから取得する。センタ穴決定部20fは、慣性主軸修正部20eから取得した慣性主軸のx、yの式に、素材クランクシャフトの軸方向両端面位置のz軸座標を代入することにより、センタ穴位置を求める。
<Center
The center
このように決定されたセンタ穴位置は、センタ穴加工機10に送られ、素材クランクシャフト1の両端面位置にセンタ穴が加工される。その後、センタ穴が形成された素材クランクシャフト1は、クランクシャフト加工機30において主にジャーナル部の加工が施される。
The center hole position determined in this way is sent to the center
[他の実施形態]
(1)上記実施形態では、直列3気筒エンジン用の素材クランクシャフト1を用いた場合について説明したが、これに限られるものではない。素材クランクシャフトは、直列4気筒エンジン用、直列6気筒エンジン用、V型6気筒エンジン用、或いは、V型8気筒エンジン用などであってもよい。ただし、直列4気筒エンジン用や直列6気筒エンジン用の素材クランクシャフトでは、各ピンジャーナルPに取り付けられるコンロッドを、クランクシャフトの回転バランスをとるためのウェイトとして機能させる必要がない。そのため、直列4気筒エンジン用や直列6気筒エンジン用の素材クランクシャフトの慣性主軸を求める際には、各ピンジャーナルP1〜P3と、各ピンジャーナルP1〜P3に設けられるウェイト(コンロッド)を正の質点として設定する必要はない。
[Other Embodiments]
(1) In the above embodiment, the case where the material crankshaft 1 for the in-line 3-cylinder engine is used has been described, but the present invention is not limited to this. The material crankshaft may be for an in-line 4-cylinder engine, an in-line 6-cylinder engine, a V-type 6-cylinder engine, a V-type 8-cylinder engine, or the like. However, in the material crankshaft for an in-line 4-cylinder engine or an in-line 6-cylinder engine, it is not necessary to make the connecting rod attached to each pin journal P function as a weight for balancing the rotation of the crankshaft. Therefore, when determining the moment of inertia spindle of the material crankshaft for an in-line 4-cylinder engine or an in-line 6-cylinder engine, the weights (connecting rods) provided on the pin journals P1 to P3 and the pin journals P1 to P3 are positive. It does not need to be set as a mass point.
(2)上記実施形態において、慣性主軸設定部20dは、各カウンタウェイトCWを1つの正の質点として捉えるのではなく、複数の分割領域DRごとの正の質点の集合体と捉えて、素材クランクシャフト1の慣性主軸を設定することとしたが、これに限られるものではない。慣性主軸設定部20dは、各カウンタウェイトCWを1つの正の質点として捉えてもよいし、複数の分割領域DRとは異なる分け方がなされた正の質点の集合体と捉えてもよい。例えば、慣性主軸設定部20dは、特開2010−031987号公報に記載されているとおり、各カウンタウェイトCWの質点を、上型領域の質点と、下型領域の質点と、上型領域と下型領域の間に補間された中間領域の質点との集合体として捉えてもよい。 (2) In the above embodiment, the inertia spindle setting unit 20d does not regard each counterweight CW as one positive mass point, but regards each counterweight CW as an aggregate of positive mass points for each of a plurality of division region DRs, and regards the material crank. It was decided to set the inertial spindle of the shaft 1, but the present invention is not limited to this. The inertial spindle setting unit 20d may regard each counterweight CW as one positive mass point, or may be regarded as an aggregate of positive mass points that are divided differently from the plurality of division region DRs. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-031987, the moment of inertia spindle setting unit 20d sets the mass points of each counterweight CW as the mass points of the upper mold region, the mass points of the lower mold region, and the upper mold region and the lower mold region. It may be regarded as an aggregate with the mass points of the intermediate region interpolated between the type regions.
(3)上記実施形態では、素材クランクシャフト1の慣性主軸を求める際、3つのオイル孔Dと1つのキー溝E1とを負の質点に設定したが、素材クランクシャフト1に他の孔や溝が設けられる場合には、別途、負の質点として設定すればよい。なお、オイル孔及びキー溝の個数は適宜変更可能である。 (3) In the above embodiment, when the moment of inertia spindle of the material crankshaft 1 is obtained, three oil holes D and one key groove E1 are set as negative mass points, but other holes and grooves are set in the material crankshaft 1. If is provided, it may be set separately as a negative mass point. The number of oil holes and keyways can be changed as appropriate.
(4)上記実施形態では、クランクシャフト1aに「切り欠き」が設けられるとともに「重量物」が取り付けられることとしたが、いずれか一方のみが設けられてもよい。 (4) In the above embodiment, the crankshaft 1a is provided with a "notch" and a "heavy object" is attached, but only one of them may be provided.
(5)上記実施形態では、各カウンタウェイトCWを32個の分割領域DRに分割することとしたが、分割領域DRの個数は適宜設定可能であり、また、分割領域DRの個数はカウンタウェイトCWごとに異なっていてもよい。 (5) In the above embodiment, each counterweight CW is divided into 32 divided area DRs, but the number of divided area DRs can be appropriately set, and the number of divided area DRs is the counterweight CW. It may be different for each.
(6)上記実施形態では、各カウンタウェイトCWを等角度の分割領域DRに分割することとしたが、分割領域DRは等角度で設定されていなくてもよい。 (6) In the above embodiment, each counterweight CW is divided into equal-angle division region DRs, but the division region DRs may not be set at equal angles.
1 素材クランクシャフト
20a 実形状データ取得部
20b 伸縮率算出部
20c 補正部
20d 慣性主軸設定部
20e 慣性主軸修正部
20f センタ穴決定手段
CW カウンタウェイト
P1 ベストフィット前のカウンタウェイトの中心
P2 ベストフィット後のカウンタウェイトの中心
DR 分割領域
Q1 ベストフィット前の分割領域の重心
Q2 ベストフィット後の分割領域の重心
U 伸縮率
1
Claims (3)
前記カウンタウェイトに対応する正の質点と、前記素材クランクシャフトに設けられる切り欠きに対応する負の質点、及び/又は、前記素材クランクシャフトに取り付けられる重量物に対応する正の質点とに基づいて、前記素材クランクシャフトの慣性主軸を設定する慣性主軸設定部を備える素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置。 A center hole determining device for determining the center hole of a material crankshaft having at least one counterweight.
Based on the positive mass corresponding to the counterweight, the negative mass corresponding to the notch provided in the material crankshaft, and / or the positive mass corresponding to the heavy object attached to the material crankshaft. , A center hole determining device for a material crankshaft, comprising an inertial spindle setting unit for setting the inertial spindle of the material crankshaft.
前記慣性主軸修正部は、前記カウンタウェイトの実形状と設計形状とに基づいて求められる前記カウンタウェイトの切削予定領域に対応する負の質点に基づいて、前記慣性主軸設定部によって設定された慣性主軸を修正する、
請求項1に記載の素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置。 A moment of inertia spindle correction part for correcting the moment of inertia spindle set by the inertial spindle setting part is provided.
The inertial spindle correction unit is an inertial spindle set by the inertial spindle setting unit based on a negative mass point corresponding to a planned cutting area of the counterweight obtained based on the actual shape and the design shape of the counterweight. To fix,
The material crankshaft center hole determining device according to claim 1.
請求項2に記載の素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置。 In the moment of inertia spindle correction portion, the amount of rotational unbalance when the material crank shaft to which the negative mass point corresponding to the planned cutting region is added is rotated around the moment of inertia spindle set by the moment of inertia spindle setting portion. The moment of inertia spindle set by the moment of inertia spindle setting unit is modified so as to be smaller.
The material crankshaft center hole determining device according to claim 2.
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