JP2009168744A - Shape measurement method of crankshaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のクランクシャフトのカウンタウェイトピッチの測定に好適なクランクシャフトの形状測定方法に関するものである。 The present invention relates to a crankshaft shape measuring method suitable for measuring a counterweight pitch of a crankshaft of an internal combustion engine.
自動車エンジン等の内燃機関のクランクシャフトにおいては、エンジン等の機械の性能を高める上で回転時の重量バランスをカウンタウェイトを用いて正確にとることは重要である。このため、カウンタウェイトを備えたクランクシャフトの形状を測定し、得られた三次元形状を解析、処理することが多々行われている。
従来、このようなクランクシャフトの形状測定が可能な三次元形状の測定技術としては、例えば特許文献1に記載のものがあった。
これは、照明ユニットを用いて被検物の軸方向にライン照明を投影し、被検物上のライン照明が投影された場所を、被検物の軸方向に画素が並べられたラインセンサカメラを用いて撮像する。そして、被検物駆動用モータによって被検物を回転することにより、被検物の全面の撮像を行い、被検物の三次元形状を測定するというものである。
In a crankshaft of an internal combustion engine such as an automobile engine, it is important to accurately balance the weight during rotation using a counterweight in order to improve the performance of a machine such as an engine. For this reason, the shape of a crankshaft provided with a counterweight is often measured, and the obtained three-dimensional shape is analyzed and processed.
Conventionally, as a technique for measuring a three-dimensional shape capable of measuring the shape of such a crankshaft, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.
This is a line sensor camera in which line illumination is projected in the axial direction of the test object using the illumination unit, and the pixel is arranged in the axial direction of the test object at the place where the line illumination on the test object is projected. Take an image using. Then, by rotating the test object by the test object driving motor, the entire surface of the test object is imaged and the three-dimensional shape of the test object is measured.
しかしながら上記従来技術では、次のような問題があった。
すなわち、被測定物(被検物)に光を照射してその三次元形状を測定する手法においては、一般に照射した光の反射光を検出する。内燃機関のクランクシャフトの三次元形状の測定においては、シャフトに備わる複数のカウンタウェイトのうち、光源から見て手前のカウンタウェイトがその後側のカウンタウェイトへの光の照射を妨げないように、つまり後側のカウンタウェイトの測定を不能とすることのないように、シャフト軸方向にほぼ直交する方向から光を照射し、その反射光を検出して三次元形状を測定することがある。
反射光は測定対象面に光が照射されなければ生じないから、照射光の光軸と平行な面は形状測定されないことになる。このため、上記のようにシャフトの軸方向にほぼ直交する方向から光を照射する三次元形状測定によると、シャフト軸方向にほぼ直交する方向に延出するカウンタウェイトの側面(カウンタウェイト回転面に沿う面)については反射光が得られず、その部分の形状は測定されない。
However, the above prior art has the following problems.
That is, in a method of irradiating a measurement object (test object) with light and measuring its three-dimensional shape, generally reflected light of the irradiated light is detected. In the measurement of the three-dimensional shape of the crankshaft of the internal combustion engine, among the plurality of counterweights provided on the shaft, the counterweight on the front side as viewed from the light source does not interfere with the light irradiation to the counterweight on the rear side, that is, In order not to disable the measurement of the counterweight on the rear side, the three-dimensional shape may be measured by irradiating light from a direction substantially orthogonal to the shaft axis direction and detecting the reflected light.
Since the reflected light is not generated unless the measurement target surface is irradiated with light, the shape of the surface parallel to the optical axis of the irradiation light is not measured. For this reason, according to the three-dimensional shape measurement in which light is irradiated from a direction substantially perpendicular to the axial direction of the shaft as described above, the side surface of the counterweight (in the counterweight rotating surface) extending in the direction substantially perpendicular to the shaft axial direction. Reflected light is not obtained for the surface along the surface, and the shape of the portion is not measured.
すなわち、クランクシャフトの測定形状は、各カウンタウェイト部分についてはその基部(シャフト本体との連結部分)及び端面(シャフト軸方向に沿う先端面部分)のみが形状として測定されるに過ぎず、カウンタウェイト側面形状に係る測定データは欠落して隣接するカウンタウェイト相互間の距離は測定できなかった。 That is, the measured shape of the crankshaft is only measured as the shape of each counterweight portion, with only the base portion (connecting portion with the shaft main body) and the end surface (tip surface portion along the shaft axis direction) being the shape of the counterweight. The measurement data related to the side surface shape was missing, and the distance between adjacent counterweights could not be measured.
本発明は、カウンタウェイトについて側面形状が測定されていない等、その側面部分の測定データが欠落している状態でも、隣接するカウンタウェイト間の距離を測定できる新規なクランクシャフトの形状測定方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a novel crankshaft shape measuring method capable of measuring the distance between adjacent counterweights even when the measurement data of the side surface portion is missing, such as when the side surface shape of the counterweight is not measured. The task is to do.
上記課題は、クランクシャフトの形状測定方法を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、1つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
The above-mentioned problems are solved by adopting the configuration of each aspect described below for the crankshaft shape measuring method.
As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is merely for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and the technical features described in this specification and combinations thereof should not be construed as being limited to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, it is not always necessary to employ the plurality of items together, and it is also possible to take out only a part of the items and employ them.
以下の各項のうち、(1)項が請求項1に、(2)項が請求項2に、(3)項が請求項3に、(4)項が請求項4に、各々対応する。(5)は請求項に係る発明ではない。
Of the following items, (1) corresponds to claim 1, (2) corresponds to
(1)複数のカウンタウェイトを有するクランクシャフトの三次元形状データからクランクシャフト中心軸に沿う断面形状を表す点データ群を抽出し、この点データ群中の前記カウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データの分布にフィットする円弧を得、この円弧の中心位置及び半径寸法からカウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置を求め、求められたカウンタウェイト側面位置に基づいて隣接するカウンタウェイト間の距離を求めることを特徴とするクランクシャフトの形状測定方法。
本項の発明は、カウンタウェイトについて側面形状が測定されていない等、その側面部分の測定データが欠落している状態でも、隣接するカウンタウェイト間の距離を測定できる最も簡単な方法である。
(2)複数のカウンタウェイトを有するクランクシャフトの三次元形状データからクランクシャフト中心軸に沿う断面形状を表す点データ群を抽出し、この点データ群から前記カウンタウェイトの端面の直線部を求め、この端面直線部の点データ群を用いて近似直線を得、この近似直線よりもクランクシャフト中心軸側を測定用領域として設定し、その測定用領域内の前記カウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データの分布にフィットする円弧を得、この円弧の中心位置及び半径寸法からカウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置を求め、求められたカウンタウェイト側面位置に基づいて隣接するカウンタウェイト間の距離を求めることを特徴とするクランクシャフトの形状測定方法。
本項の発明は、カウンタウェイトについて側面形状の測定データが欠落している状態でも、隣接するカウンタウェイト間の距離を測定可能とした上記方法において、カウンタウェイトR部に相当する部分の点データ分布にフィットする円弧を得る際に用いる点データ群の範囲(測定用領域)を設定し、測定精度の向上を図った。
(3)複数のカウンタウェイトを有するクランクシャフトの三次元形状データからクランクシャフト中心軸に沿う断面形状を表す点データ群を抽出する第1工程と、この第1工程で得られた点データ群から前記カウンタウェイトの端面の直線部を求め、この端面直線部の中央位置をクランクシャフト設計値から求め、求められた端面直線部の中央位置からその端面直線部に沿って各々相反する方向に等距離離れた範囲内の端面直線部の点データ群を用いて近似直線を得る第2工程と、この第2工程で得られた近似直線を基準に点データのばらつきの範囲を求め、このばらつきの範囲内の点データ群でなす直線部を一側辺とし、前記端面直線部の中央位置、及びこの中央位置から前記一側辺に沿って予め決められた距離だけ離れた位置にて、各々前記一側辺からクランクシャフト中心軸側に垂線を引いてこれを対向する一対の他側辺とし、この一対の他側辺及び前記一側辺で三方を囲まれた領域を測定用領域として設定する第3工程と、この第3工程で設定された測定用領域内の前記カウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データの分布にフィットする円弧をカウンタウェイト端面両側において各々得る第4工程と、この第4工程で得られた各円弧の中心位置及び半径寸法からカウンタウェイト両側面のクランクシャフト中心軸方向の位置を求める第5工程とを有し、この第5工程により求められたカウンタウェイト両側面のクランクシャフト中心軸方向の位置に基づいて隣接するカウンタウェイト間の距離を求めることを特徴とするクランクシャフトの形状測定方法。
本項の発明は、カウンタウェイトについて側面形状の測定データが欠落している状態でも、隣接するカウンタウェイト間の距離を測定可能とした上記方法において、用いる点データ群の範囲(測定用領域)を更に制限して測定精度の更なる向上を図った。
(4)前記第2工程から第5工程を複数のカウンタウェイトの各々について実行して求めた各カウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置によって、隣接、対向する複数対のカウンタウェイト間の各距離を求めることを特徴とする(3)項に記載のクランクシャフトの形状測定方法。
本項の発明は、(3)項の発明において隣接、対向する複数対のカウンタウェイト間の各距離、つまりカウンタウェイトのピッチの測定を可能とした。
(5)カウンタウェイト両側面のクランクシャフト中心軸方向の位置は、前記クランクシャフトの三次元形状データ上に予め設定した基準位置に基づいて求めることを特徴とする(1)項〜(4)項のいずれか1の項に記載のクランクシャフトの形状測定方法。
本項の発明によれば、(1)項〜(4)項のいずれか1の項の発明において、最適な基準位置を予め設定しておくことにより、隣接するカウンタウェイト間の距離、対をなす全てのカウンタウェイトの各距離(カウンタウェイトピッチ)を迅速、正確に測定できる。最適な基準位置としては、例えばクランクシャフト設計値が用いられる。
(1) A point data group representing a cross-sectional shape along the center axis of the crankshaft is extracted from the three-dimensional shape data of the crankshaft having a plurality of counterweights, and an R portion from the counterweight end surface to the side surface in the point data group An arc that fits the distribution of point data in the part corresponding to is obtained, the position of the counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft is obtained from the center position and radial dimension of this arc, and adjacent based on the obtained counterweight side surface position A method for measuring a shape of a crankshaft, characterized in that a distance between counterweights is determined.
The invention of this section is the simplest method that can measure the distance between adjacent counterweights even when the measurement data of the side surface portion is missing, such as when the side surface shape of the counterweight is not measured.
(2) A point data group representing a cross-sectional shape along the center axis of the crankshaft is extracted from the three-dimensional shape data of the crankshaft having a plurality of counterweights, and a straight line portion of the end face of the counterweight is obtained from the point data group, An approximate straight line is obtained using the point data group of the end face straight line portion, the crankshaft central axis side is set as the measurement area from the approximate straight line, and the R portion from the counterweight end face to the side face in the measurement area An arc that fits the distribution of point data in the part corresponding to is obtained, the position of the counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft is obtained from the center position and radial dimension of this arc, and adjacent based on the obtained counterweight side surface position A method for measuring a shape of a crankshaft, characterized in that a distance between counterweights is determined.
According to the invention of this section, the point data distribution of the portion corresponding to the counterweight R portion in the above method in which the distance between the adjacent counterweights can be measured even when the measurement data of the side shape of the counterweight is missing. The range (measurement area) of the point data group used when obtaining an arc that fits the curve was set to improve the measurement accuracy.
(3) A first step of extracting a point data group representing a cross-sectional shape along the crankshaft central axis from the three-dimensional shape data of the crankshaft having a plurality of counterweights, and the point data group obtained in the first step The straight portion of the end face of the counterweight is obtained, the center position of the end face straight portion is obtained from the crankshaft design value, and equidistant from the obtained center position of the end face straight portion along the end face straight portion. A second step of obtaining an approximate straight line using the point data group of the end face straight line portions within a distant range, a range of variation of the point data is obtained based on the approximate straight line obtained in the second step, and the range of this variation The straight line portion formed by the point data group in the one side, and at the center position of the end face straight line portion, and at a position away from the center position by a predetermined distance along the one side, A perpendicular line is drawn from the one side to the crankshaft central axis side to define a pair of opposite sides, and a region surrounded on three sides by the other side and the one side is set as a measurement region. And a circular arc that fits the distribution of point data in the portion corresponding to the R portion from the counterweight end surface to the side surface in the measurement area set in the third step is obtained on both sides of the counterweight end surface. There is a fourth step and a fifth step for determining the position of the counterweight on both sides in the direction of the center axis of the crankshaft from the center position and radial dimension of each arc obtained in the fourth step. A shape of a crankshaft characterized in that a distance between adjacent counterweights is obtained based on positions of both sides of the counterweight in the direction of the center axis of the crankshaft Measurement method.
According to the present invention, the point data group range (measurement area) to be used in the above method that enables the distance between adjacent counter weights to be measured even when the measurement data of the side shape of the counter weight is missing. The measurement accuracy was further improved by further limiting.
(4) Depending on the position of each counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft obtained by executing the second to fifth steps for each of the plurality of counterweights, The crankshaft shape measuring method according to item (3), characterized in that a distance is obtained.
The invention of this section makes it possible to measure each distance between a plurality of counter weights adjacent to each other in the invention of (3), that is, the pitch of the counter weight.
(5) Items (1) to (4) are characterized in that the positions of both sides of the counterweight in the direction of the center axis of the crankshaft are obtained based on a reference position preset on the three-dimensional shape data of the crankshaft. The crankshaft shape measuring method according to any one of the above.
According to the invention of this section, in the invention of any one of the sections (1) to (4), by setting an optimum reference position in advance, the distance between the counter weights and the pair can be calculated. Each distance (counterweight pitch) of all counterweights can be measured quickly and accurately. For example, a crankshaft design value is used as the optimum reference position.
(1)項に記載の発明によれば、カウンタウェイトについてその側面の形状データが欠落していても、そのままの状態で同側面の位置を求めることができ、隣接するカウンタウェイト間の距離を測定できる。
(2)項に記載の発明によれば、カウンタウェイトについてその側面の形状データが欠落していても、そのままの状態で同側面の位置を求めることができ、隣接するカウンタウェイト間の距離を精度よく測定できる。
(3)項に記載の発明によれば、カウンタウェイトについてその側面の形状データが欠落していても、そのままの状態で同側面の位置を求めることができ、隣接するカウンタウェイト間の距離を高い精度で測定できる。
(4)項に記載の発明によれば、カウンタウェイトについてその側面の形状データが欠落していても、そのままの状態で隣接、対向する複数対のカウンタウェイト間の各距離、つまりカウンタウェイトのピッチを高い精度で測定できる。
なお、(5)項に記載の発明は、本発明(特許請求の範囲に記載した発明)ではないので、上記課題を解決するための手段の欄に、その効果を述べた。
According to the invention described in the item (1), even if the shape data of the side surface of the counterweight is missing, the position of the same side surface can be obtained as it is, and the distance between the adjacent counterweights is measured. it can.
According to the invention described in the item (2), even if the shape data of the side surface of the counterweight is missing, the position of the side surface can be obtained as it is, and the distance between the adjacent counterweights can be accurately determined. Can measure well.
According to the invention described in the item (3), even if the shape data of the side surface of the counterweight is missing, the position of the side surface can be obtained as it is, and the distance between adjacent counterweights is high. It can be measured with accuracy.
According to the invention described in item (4), even when the shape data of the side surface of the counterweight is missing, the distance between a plurality of pairs of adjacent and facing counterweights in the state as it is, that is, the pitch of the counterweight Can be measured with high accuracy.
Since the invention described in item (5) is not the present invention (the invention described in the claims), the effect is described in the column of means for solving the above problems.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図1〜図6は、本発明によるクランクシャフトの形状測定方法の一実施形態を説明するための図である。
本発明方法においては、予め被測定物である複数のカウンタウェイトを有するクランクシャフトの三次元形状データを用意する。
この三次元形状データとしては、ここではクランクシャフトに光を照射し、その反射光を検出して同クランクシャフトの三次元形状を測定する手法、例えば2次元の非接触スキャナを用いた光切断法により得られた三次元形状データが用いられる。また、光をクランクシャフト軸方向にほぼ直交する方向から照射し、その反射光を光照射側から検出して三次元形状を測定する形態により得られた三次元形状データが用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shows the same or an equivalent part between each figure.
FIGS. 1-6 is a figure for demonstrating one Embodiment of the shape measuring method of the crankshaft by this invention.
In the method of the present invention, three-dimensional shape data of a crankshaft having a plurality of counterweights, which are measured objects, is prepared in advance.
As the three-dimensional shape data, here, a method of measuring the three-dimensional shape of the crankshaft by irradiating the crankshaft with light and detecting the reflected light, for example, a light cutting method using a two-dimensional non-contact scanner The three-dimensional shape data obtained by the above is used. Further, three-dimensional shape data obtained by a mode in which light is irradiated from a direction substantially orthogonal to the crankshaft axis direction and the reflected light is detected from the light irradiation side to measure the three-dimensional shape is used.
図1は、以上のようにして得られたクランクシャフトの三次元形状データにより表されたクランクシャフト三次元形状11を上方から示した図である。三次元形状11は、実際には各々光反射位置を示す点データの集合(点データ群)で表されるが、図1では便宜上その輪郭線で示した。また図1は、上記クランクシャフトの三次元形状(データ)11から、本実施形態に必要な点データ群を取得する位置も示している。なお、図中のX,Y,Zは直交三次元座標系の各軸を示す。
本実施形態では、まず、クランクシャフトの三次元形状データからクランクシャフト中心軸12に沿う断面形状(軸方向半割断面形状)を表す多数の点データからなる点データ群(クランクシャフト断面点データ群)を抽出する(第1工程)。
このクランクシャフト断面点データ群を抽出する領域は、ここでは図中dに示すように、クランクシャフト中心軸12を中央に置いてZ軸方向に±2.5mm(d=5mm)幅の領域としている。
幅寸法を、クランクシャフト中心軸12から片側2.5mmとしたのは次の理由による。すなわち実験によれば、2.5mm幅より小さくすると、抽出するクランクシャフト断面点データ群の密度が小さくなる(点間ピッチが粗くなる)ため測定精度が低下する。また2.5mmより大きくすると、三次元的な曲面で構成されたクランクシャフトにおいては断面輪郭線が太くなり、測定精度が低下するからである。
FIG. 1 is a view showing a crankshaft three-
In this embodiment, first, a point data group (crankshaft cross-section point data group) composed of a large number of point data representing a cross-sectional shape (axially halved cross-sectional shape) along the crankshaft
The region for extracting the crankshaft cross-section data group is a region having a width of ± 2.5 mm (d = 5 mm) in the Z-axis direction with the crankshaft
The reason why the width is 2.5 mm on one side from the crankshaft
図2に、上記第1工程によって取得されたクランクシャフト断面点データ群によって表されるクランクシャフトの断面形状を示す。
上述したように、本実施形態で用いるクランクシャフトの三次元形状データは、光をクランクシャフト軸方向にほぼ直交する方向から照射し、その反射光を光照射側から検出して得られた三次元形状データである。このため、反射光が得られないカウンタウェイトの側面部分の形状は測定されず、したがってその部分の形状データは欠落し、図2に示すようにその部分の輪郭線は基本的には現われない。なお図2において、21は各々カウンタウェイト部形状を示す。
FIG. 2 shows the cross-sectional shape of the crankshaft represented by the crankshaft cross-section data group acquired in the first step.
As described above, the three-dimensional shape data of the crankshaft used in the present embodiment is obtained by irradiating light from a direction substantially orthogonal to the crankshaft axial direction and detecting the reflected light from the light irradiation side. Shape data. For this reason, the shape of the side surface portion of the counterweight from which reflected light cannot be obtained is not measured. Therefore, the shape data of that portion is lost, and the contour line of that portion does not basically appear as shown in FIG. In FIG. 2,
図3は、図2中の長方形22で囲む領域(カウンタウェイト間距離の測定領域)内の形状の拡大図である。本実施形態においては、この図3において破線で示すカウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸12方向の位置(X座標)を各々求め、隣接するカウンタウェイト相互間の距離(詳しくは隣接する一対のカウンタウェイトの対向する側面相互間の距離)La、ひいてはカウンタウェイトのピッチ(隣接、対向する複数対のカウンタウェイト間の距離)を測定しようとするものである。なお図3において、21aは各々カウンタウェイト部端面形状を示す。
FIG. 3 is an enlarged view of the shape in the region surrounded by the
図4は、図3に示した形状の要部を拡大して示す図である。
本実施形態では、この図4に示すカウンタウェイト断面形状を表す多数の点データからなる点データ群、主としてカウンタウェイトの端面(形状21a参照)から側面にかけてのR部21bに相当する部分の点データ群(カウンタウェイト断面点データ群)を用いて、カウンタウェイト側面のX座標を求める。カウンタウェイト側面のX座標は、本実施形態におけるカウンタウェイト間の距離の測定に用いられる。
FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of the shape shown in FIG.
In the present embodiment, a point data group consisting of a large number of point data representing the cross-sectional shape of the counterweight shown in FIG. 4, mainly point data corresponding to the
以下、このカウンタウェイト間の距離測定の詳細を図5及び図6を参照して説明する。
本実施形態では、上述したようにクランクシャフト断面点データ群が抽出されると、その点データ群、詳しくは点データの分布からカウンタウェイト端面の直線部を求める。そして、このカウンタウェイト端面直線部の中央位置Pcをクランクシャフト設計値に基づいて求め、求められた端面直線部の中央位置Pcからその端面直線部に沿って各々相反する方向に等距離、ここでは1.5mm離れた範囲内の端面直線部3.0mm内の点データ群を用い、近似直線51を得る(第2工程)。
近似直線51を得るための端面直線部の距離αを3.0mmとしたのは、これによれば、測定に用いる点データ群がX軸方向に多少ずれても直線部分(カウンタウェイト部端面形状部分)を外さず、かつ十分に直線近似の精度を得ることができるからである。
Hereinafter, details of the distance measurement between the counter weights will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, when the crankshaft cross-section point data group is extracted as described above, the straight portion of the counterweight end face is obtained from the point data group, specifically, the distribution of the point data. Then, the center position Pc of the counterweight end face straight line portion is obtained based on the crankshaft design value, and the calculated distance from the center position Pc of the end face straight line portion along the end face straight portion is equal to each other, An approximate
The reason why the distance α of the end surface straight line portion for obtaining the approximate
本実施形態では、近似直線51を得ると、この近似直線51を基準として点データのばらつきの範囲、ここでは±6σ(σ:標準偏差)を求め、このばらつきの範囲±6σ内の点データ群でなす直線部を一側辺52とする。図6において、一側辺52の一部に網掛けを付したのは、この一側辺52をなす直線部が太い直線部となっていることを示すためである。
また、上記端面直線部の中央位置Pc、及びこの中央位置Pcから上記一側辺52に沿って、クランクシャフト設計値におけるカウンタウェイト幅Wの1/2の距離W/2だけ離れた位置にて、各々上記一側辺52からクランクシャフト中心軸側に垂線を引いてこれを、対向する一対の他側辺53,54とする。そして、少なくともその一対の他側辺53,54及び上記一側辺52で三方を囲まれた領域を測定用領域56(右側の測定用領域には56rを付し、左側の測定用領域には56lを付した。)として設定する(第3工程)。
図5及び図6に示す例では、詳細を後述するR部21bの半径の設計値Rdを用いて上記他側辺53,54の長さも制限し、一側辺52に対向する一側辺55を設定し、これらの側辺52〜55で四方を囲まれた領域を測定用領域56r,56lとして設定した。
なお、ばらつきの範囲を±6σとしたのは、この範囲を、測定用領域56r,56lを区分する一側辺52とすることで同範囲内の点データを測定用領域56r,56l内から除外し、次工程(最小二乗法による円弧を求める工程)で用いられないようにして、カウンタウェイト側面位置の測定精度を高めるためである。
In this embodiment, when the approximate
Further, at the center position Pc of the straight line portion of the end face and a position away from the center position Pc by a distance W / 2 that is ½ of the counterweight width W in the crankshaft design value along the one
In the example shown in FIGS. 5 and 6, the length of the
The variation range is set to ± 6σ, and this range is set as one
次に、上記測定用領域56r,56l内のカウンタウェイト端面から側面にかけてのR部21bに相当する部分の点データの分布にフィットする円弧、ここでは最小二乗法による円弧Aを、カウンタウェイト端面(形状21a参照)の所望の一方側、必要なら両側について求める(第4工程)。この場合、測定用領域56r,56l内とは、側辺52〜55中、少なくとも側辺52をなす線上(範囲±6σ)は含まれず、この線上の点データは円弧Aを求める点データとして用いられない。
なお、図5,図6中の円は上記円弧Aを含む円(最小二乗円)Cを示し、Oはその中心、Oで直交する一点鎖線は円Cの中心線を示す。上下方向の中心線(一点鎖線)はX軸に直交する。
図5,図6においては、円弧AとR部21bとが重なり合っているが、これはR部21bの測定値が設計値と一致している例を示しているからである。
Next, an arc that fits the distribution of the point data in the portion corresponding to the
5 and 6 represents a circle (least square circle) C including the arc A, O represents the center thereof, and the alternate long and short dash line represents the center line of the circle C. A vertical center line (dashed line) is orthogonal to the X axis.
5 and 6, the arc A and the
次に、上記のようにして得られた円弧Aの中心位置(X座標)及びその半径Rの寸法からカウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置(X座標:x1,x1´)を求める(第5工程)。このカウンタウェイト側面のX座標は、クランクシャフトの三次元形状データ上に予め設定した基準位置、例えばクランクシャフト設計値に基づく上記中央位置PcのX座標から求められる。
本実施形態では、図7に例示するように、隣接する各対のカウンタウェイト(カウンタウェイト部形状21参照)の対向する側面のX座標x2〜x8を、各々上記X座標x1と同様にして求め、これらX座標x1〜x8に基づいて隣接、対向する各対のカウンタウェイトのピッチp1〜p4が求められている。
Next, the position (X coordinates: x1, x1 ′) of the counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft is determined from the center position (X coordinate) of the arc A and the radius R thereof obtained as described above (X coordinates: x1, x1 ′). (5th process). The X coordinate of the side surface of the counterweight is obtained from the X coordinate of the center position Pc based on the reference position preset on the three-dimensional shape data of the crankshaft, for example, the crankshaft design value.
In the present embodiment, as illustrated in FIG. 7, the X coordinates x2 to x8 of the opposing side surfaces of each pair of adjacent counterweights (see counterweight portion shape 21) are obtained in the same manner as the X coordinate x1. Based on these X coordinates x1 to x8, the pitches p1 to p4 of the counterweights of the adjacent and opposing pairs are obtained.
以上述べた本実施形態によれば、クランクシャフト三次元形状データからクランクシャフト中心軸に沿う断面形状を表す点データ群を抽出し、この点データ群中のカウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データ分布にフィット(適合)する円弧を得、この円弧の中心位置及び半径寸法からカウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置を求め、隣接するカウンタウェイト間の距離を求めるようにしたので、カウンタウェイト側面部分の測定データが欠落していても、隣接するカウンタウェイト間の距離を測定できるという効果がある。
しかも本実施形態では、カウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データ分布にフィットする円弧の取得に際して、上述したように6σ(シックス・シグマ)の概念を採り入れた測定用領域を設定し、この測定用領域内の点データ群を用いるようにしたので、カウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置、ひいては隣接するカウンタウェイト間の距離、対をなす全てのカウンタウェイト間の各距離(カウンタウェイトピッチ)を高精度に測定できる。
According to the present embodiment described above, a point data group representing a cross-sectional shape along the center axis of the crankshaft is extracted from the crankshaft three-dimensional shape data, and the R data from the counterweight end surface to the side surface in the point data group is extracted. An arc that fits the point data distribution of the corresponding part is obtained, the position of the counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft is obtained from the center position and radius of the arc, and the distance between the adjacent counterweights is obtained. Therefore, there is an effect that the distance between the adjacent counter weights can be measured even if the measurement data of the side surface portion of the counter weight is missing.
In addition, in the present embodiment, when acquiring an arc that fits the point data distribution of the portion corresponding to the R portion from the end face to the side surface of the counterweight, the measurement region that adopts the concept of 6σ (six sigma) is used as described above. Because the point data group in this measurement area was set and used, the position of the counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft, the distance between adjacent counterweights, and each pair of counterweights Distance (counterweight pitch) can be measured with high accuracy.
なお上述実施形態では、3次元形状データとして光切断法により得た形状データを用いているが、これのみに限定されることはない。カウンタウェイトの端面形状及びその両端のR部形状は得られるが、カウンタウェイトの側面形状(カウンタウェイト側面部分の輪郭線)が得にくい、あるいは得られない三次元形状測定方法による三次元形状データであれば、そのいずれも用いることができる。
また、測定に用いる(あるいは用いない)点データ群の範囲を区分する測定用領域も上述実施形態に示した領域のみに限定されることはない。カウンタウェイトのR部に相当する部分の点データ分布にフィットする円弧を取得するに足りる点データ群が抽出可能な領域であればよい。
In the above-described embodiment, shape data obtained by the light cutting method is used as the three-dimensional shape data, but is not limited to this. Although the end face shape of the counterweight and the R portion shape at both ends can be obtained, it is difficult to obtain the side surface shape of the counterweight (the contour line of the side surface portion of the counterweight). Any of them can be used.
Further, the measurement area for dividing the range of the point data group used (or not used) for measurement is not limited to the area shown in the above embodiment. Any area can be used as long as it can extract a point data group sufficient to obtain an arc that fits the point data distribution of the portion corresponding to the R portion of the counterweight.
21:カウンタウェイト部形状、21a:カウンタウェイト端面の形状、21b:カウンタウェイトのR部、51:近似直線、52:一側辺、53,54:他側辺、56(56r,56l):測定用領域、A:円弧、R:半径、Pc:カウンタウェイト端面直線部の中央位置。
21: Counterweight portion shape, 21a: Counterweight end surface shape, 21b: Counterweight R portion, 51: Approximate straight line, 52: One side, 53, 54: Other side, 56 (56r, 56l): Measurement Area, A: arc, R: radius, Pc: center position of the counterweight end face straight line portion.
Claims (4)
この点データ群中の前記カウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データの分布にフィットする円弧を得、
この円弧の中心位置及び半径寸法からカウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置を求め、
求められたカウンタウェイト側面位置に基づいて隣接するカウンタウェイト間の距離を求めることを特徴とするクランクシャフトの形状測定方法。 A point data group representing a cross-sectional shape along the center axis of the crankshaft is extracted from the three-dimensional shape data of the crankshaft having a plurality of counterweights,
Obtaining an arc that fits the distribution of point data in the portion corresponding to the R portion from the counterweight end face to the side face in the point data group;
Obtain the position of the counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft from the center position and radial dimension of this arc,
A crankshaft shape measuring method, characterized in that a distance between adjacent counterweights is obtained based on the obtained counterweight side surface position.
この点データ群から前記カウンタウェイトの端面の直線部を求め、この端面直線部の点データ群を用いて近似直線を得、
この近似直線よりもクランクシャフト中心軸側を測定用領域として設定し、その測定用領域内の前記カウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データの分布にフィットする円弧を得、
この円弧の中心位置及び半径寸法からカウンタウェイト側面のクランクシャフト中心軸方向の位置を求め、
求められたカウンタウェイト側面位置に基づいて隣接するカウンタウェイト間の距離を求めることを特徴とするクランクシャフトの形状測定方法。 A point data group representing a cross-sectional shape along the center axis of the crankshaft is extracted from the three-dimensional shape data of the crankshaft having a plurality of counterweights,
Obtain the straight line portion of the end face of the counterweight from this point data group, obtain an approximate straight line using the point data group of this straight line portion of the end face,
Set the crankshaft central axis side as a measurement area from this approximate straight line to obtain an arc that fits the distribution of point data in the portion corresponding to the R portion from the counterweight end face to the side face in the measurement area,
Obtain the position of the counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft from the center position and radial dimension of this arc,
A crankshaft shape measuring method, characterized in that a distance between adjacent counterweights is obtained based on the obtained counterweight side surface position.
この第1工程で得られた点データ群から前記カウンタウェイトの端面の直線部を求め、この端面直線部の中央位置をクランクシャフト設計値から求め、求められた端面直線部の中央位置からその端面直線部に沿って各々相反する方向に等距離離れた範囲内の端面直線部の点データ群を用いて近似直線を得る第2工程と、
この第2工程で得られた近似直線を基準に点データのばらつきの範囲を求め、このばらつきの範囲内の点データ群でなす直線部を一側辺とし、前記端面直線部の中央位置、及びこの中央位置から前記一側辺に沿って予め決められた距離だけ離れた位置にて、各々前記一側辺からクランクシャフト中心軸側に垂線を引いてこれを対向する一対の他側辺とし、この一対の他側辺及び前記一側辺で三方を囲まれた領域を測定用領域として設定する第3工程と、
この第3工程で設定された測定用領域内の前記カウンタウェイト端面から側面にかけてのR部に相当する部分の点データの分布にフィットする円弧をカウンタウェイト端面両側において各々得る第4工程と、
この第4工程で得られた各円弧の中心位置及び半径寸法からカウンタウェイト両側面のクランクシャフト中心軸方向の位置を求める第5工程とを有し、
この第5工程により求められたカウンタウェイト両側面のクランクシャフト中心軸方向の位置に基づいて隣接するカウンタウェイト間の距離を求めることを特徴とするクランクシャフトの形状測定方法。 A first step of extracting a point data group representing a cross-sectional shape along the crankshaft central axis from the three-dimensional shape data of the crankshaft having a plurality of counterweights;
The straight portion of the end surface of the counterweight is obtained from the point data group obtained in the first step, the center position of the straight portion of the end surface is obtained from the design value of the crankshaft, and the end surface is obtained from the center position of the obtained straight portion of the end surface. A second step of obtaining an approximate straight line using the point data group of the end face straight line portions within a range equidistant from each other in opposite directions along the straight line portions;
A range of variation of the point data is obtained based on the approximate straight line obtained in the second step, a straight line portion formed by the point data group within the variation range is defined as one side, a center position of the end surface straight line portion, and At a position separated from the central position by a predetermined distance along the one side, a perpendicular line is drawn from the one side to the crankshaft central axis side to make it a pair of opposite side sides, A third step of setting a region surrounded on three sides by the other side of the pair and the one side as a measurement region;
A fourth step of obtaining arcs that fit the distribution of the point data in the portion corresponding to the R portion from the counterweight end surface to the side surface in the measurement area set in the third step, on both sides of the counterweight end surface;
A fifth step of determining the position of the counterweight on both side surfaces in the crankshaft central axis direction from the center position and the radial dimension of each arc obtained in the fourth step,
A crankshaft shape measuring method characterized in that a distance between adjacent counterweights is obtained based on the positions of both sides of the counterweight obtained in the fifth step in the crankshaft central axis direction.
Each distance between a plurality of pairs of counterweights adjacent to each other is determined according to the position of each counterweight side surface in the direction of the center axis of the crankshaft obtained by executing the second to fifth steps for each of the plurality of counterweights. The method of measuring a shape of a crankshaft according to claim 3.
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