特許 6797745 センタ穴決定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6797745

(24)【登録日】2020年11月20日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】センタ穴決定装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 1/16 20060101AFI20201130BHJP

   F16C 3/08 20060101ALI20201130BHJP

   B23B 35/00 20060101ALN20201130BHJP

【ＦＩ】

   G01M1/16

   F16C3/08

   !B23B35/00

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-91936(P2017-91936)

(22)【出願日】2017年5月2日

(65)【公開番号】特開2018-189491(P2018-189491A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2020年3月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000152675

【氏名又は名称】コマツＮＴＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】義本 明広

【審査官】 岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０９１７４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−００９３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０１６９８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０２９９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７４３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／００４７３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１６８２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １／００−１／３６

Ｆ１６Ｃ ３／０８

Ｂ２３Ｂ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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センタ穴決定装置であって、
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。

【請求項2】

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慣性主軸修正部を備え、
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。

【請求項3】

前記慣性主軸修正部は、前記切削予定領域に対応する負の質点が加味された前記素材クランクシャフトを、前記慣性主軸設定部によって設定された慣性主軸まわりに回転させたときの回転アンバランス量が小さくなるように、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２に記載の素材クランクシャフトのセンタ穴決定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センタ穴決定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−０３１９８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【発明の効果】

【0010】

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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】素材クランクシャフトの一例の側面図。

【図2】素材クランクシャフトの加工システムの構成図。

【図3】カウンタウェイトの設計形状と実形状とを示す図。

【図4】カウンタウェイトの設計形状の実形状へのベストフィットについて説明するための図。

【図5】カウンタウェイトの各分割領域の伸縮について説明するための図。

【図6】完成品状態のクランクシャフトの一例の外観斜視図。

【図7】慣性主軸の修正方法を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［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。

【0013】

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。

【0014】

［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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

［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。

【0024】

＜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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

＜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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

＜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。

【0035】

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×Ｕ^２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。

【0036】

そして、補正部２０ｃは、補正体積Ｖ×Ｕ^２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×Ｕ^２×α）を求める。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

＜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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

＜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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

＜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。

【0062】

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。

【0063】

［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。

【0064】

（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。

【0065】

（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。

【0066】

（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。

【0067】

（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。

【0068】

（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。

【符号の説明】

【0069】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】